用于處理富CO2煙霧的方法和設(shè)備技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及處理包含燃燒煙霧的氣流的方法，所述燃燒煙霧含有初始比例的CO2，水蒸氣，一種或多種揮發(fā)性酸化合物和一種或多種選自氧氣、氮?dú)夂蜌鍤獾钠渌s質(zhì)，所述方法包括如下步驟：i)將氣流壓縮至1-74絕對(duì)巴的最終壓力；ii)將氣流冷卻至約-10℃至約-130℃的溫度并消除至少一種其它雜質(zhì)；和iii)回收含有比待處理料流中CO2初始比例更大的CO2最終比例的富CO2氣流。另外，該方法包括在步驟i)以前的如下步驟：將料流預(yù)干燥以從中除去其包含的至少一部分水蒸氣。本發(fā)明專利技術(shù)進(jìn)一步涉及用于執(zhí)行該方法的設(shè)備。本發(fā)明專利技術(shù)可用于處理氧燃燒煙霧。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】用于處理富CO2煙霧的方法和設(shè)備 本專利技術(shù)涉及用于俘獲和提純?nèi)紵裏煹罋猓貏e是氧燃燒煙道氣或來(lái)自水泥作業(yè)的煙道氣中存在的CO2的CPU方法，其具有在壓縮以前進(jìn)行的預(yù)干燥階段以在該方法的上游除去所述煙道氣中可能存在的至少一部分水和任選汞。由碳基材料燃燒例如以生產(chǎn)能量而產(chǎn)生的煙道氣包含大量具有不同性質(zhì)的揮發(fā)性化合物。這對(duì)化石燃料如“低價(jià)值”烴，特別是煤，或液態(tài)烴如油來(lái)說(shuō)比“較高價(jià)值”的那些如天然氣更重要。這些煙道氣主要包含CO2、水(蒸氣)、氧化劑攜帶的大氣氣體(通常稱為“不可冷凝產(chǎn)物”)，例如當(dāng)空氣用作氧化劑時(shí)主要包含殘留氧氣、氮?dú)夂蜌鍤猓约八嵝詺怏w如SOx和NOx ;通常源自所用碳基材料的固體顆粒和許多其它次要化合物，特別是金屬如汞、砷等。 化合物的性質(zhì)和它們的量另外取決于所用燃燒方法。因此，用“純”氧氣代替空氣燃燒，也稱為“氧燃燒”使得特別可使煙道氣富集C02。這然后促進(jìn)旨在在排到環(huán)境中以前除去煙道氣中顯著份額的CO2的隨后方法的使用。使用用于俘獲和提純CO2的裝置的這些提純方法通常稱為“C02CPU方法”(CPU意指壓縮和提純裝置)或更簡(jiǎn)單地“CPU方法”。一般而言，這種CPU方法旨在生產(chǎn)實(shí)質(zhì)上純的CO2，這需要除去待處理煙道氣中包含的所有其它化合物。為此，通常使用使得可順序地除去雜質(zhì)的一系列連續(xù)裝置操作。實(shí)際上，一個(gè)主要問題在于設(shè)法冷凝一部分煙道氣，即形成煙道氣主要部分的水蒸氣，以避免水夾帶一部分酸性氣體。這是因?yàn)楫a(chǎn)生酸性水可證明對(duì)方法的隨后階段所用的設(shè)備，特別是壓縮機(jī)和它的冷卻系統(tǒng)有害。因此必要的是能在CPU方法的分離階段除去水和酸性氣體。一般而言，在CPU方法中，酸性氣體在壓縮煙道氣以前例如通過(guò)用堿性吸收劑如碳酸鈣洗滌而除去，所述壓縮然后產(chǎn)生一部分水蒸氣的液化，然后通過(guò)吸附而干燥氣體，例如以除去殘留水。這是因?yàn)橹荚诋a(chǎn)生提純CO2的CPU方法的最后部分通常使用一個(gè)(或數(shù)個(gè))不接收待處理引入氣體中的水的深冷階段。更具體而言，用于處理源自氧燃燒的煙道氣的CPU方法通常包括如下連續(xù)階段a)如果需要的話，冷卻，其旨在將煙道氣的溫度降至與方法相適合的值，即一般而言至小于100°C，通常50_70°C，一般60°C附近的溫度。該階段伴隨將煙道氣中存在的充分部分的水和雜質(zhì)冷凝。在該階段中，氣體在低壓下，即在小于I. 2絕對(duì)巴下，更一般在小于大氣壓力的壓力下，即在真空下。b)借助一個(gè)或多個(gè)例如用氫氧化鈉或碳酸鈣的洗滌操作除去一部分酸性氣體，特別是S0dPN0x。因此，使用CPU方法，通過(guò)冷凝，避免在方法的隨后階段，對(duì)所用設(shè)備，即壓縮機(jī)和與其相關(guān)的冷卻系統(tǒng)有害的酸性液相的所有或部分出現(xiàn)。c)將由b)產(chǎn)生的氣體壓縮以實(shí)現(xiàn)所需最終壓力，例如1-74絕對(duì)巴，通常2-30絕對(duì)巴的高壓。d)任選關(guān)于高壓氣體的洗滌操作以除去某些殘留雜質(zhì)。e)如方法的隨后階段f)的干燥操作為深冷階段(CO2的三相點(diǎn)附近，即_56°C附近的溫度)且氣體可能不包含水，水會(huì)凝固而產(chǎn)生冰，且會(huì)有阻塞某些深冷設(shè)備件的風(fēng)險(xiǎn)。干燥可以以不同的方式進(jìn)行，例如借助能捕集充有CO2的氣流中存在的水的吸附劑，例如用一個(gè)(或多個(gè))氧化鋁、硅膠或沸石型的吸附劑床；或通過(guò)低溫捕集。f)將氣體的溫度降至約CO2的三相點(diǎn)，即至約_56°C，并通過(guò)蒸餾存在的不可冷凝氣體而除去，即尤其是大氣氣體，即主要是02、N2和/或Ar。在該階段中，使用常規(guī)深冷裝置，例如冷箱和一個(gè)或多個(gè)深冷蒸餾塔。盡管該CPU方法通常用于工業(yè)中，但在實(shí)踐中觀察到在某些操作條件下它不是充分有效的。因此，當(dāng)引入煙道氣富含某些源自“低價(jià)值”烴燃燒的揮發(fā)性化合物，特別是汞，實(shí)際上甚至砷和/或硒時(shí)，發(fā)現(xiàn)這些具體化合物的脫除通常是困難的，并產(chǎn)生昂貴的設(shè)備投 資，因?yàn)樗枰尤胩厥怆A段和/或裝置。這對(duì)方法的收益性和/或總生產(chǎn)力是有害的。此外，在方法的“環(huán)境”部分中，即在壓縮機(jī)的冷卻器中壓縮和冷卻期間存在水的問題。事實(shí)上，該水可導(dǎo)致對(duì)壓縮機(jī)和與其有關(guān)的冷卻系統(tǒng)的損害。這是因?yàn)樵诶鋮s期間，液體形式的強(qiáng)酸在水和酸性氣體的存在下形成。由其產(chǎn)生的冷凝物則為強(qiáng)酸，特別地主要是硝酸和/或硫酸，其pH可容易地小于1，如果不使用不腐蝕或較不容易腐蝕的貴重材料(不用于生產(chǎn)它)，則這會(huì)產(chǎn)生設(shè)備的加速腐蝕。事實(shí)上，使用貴重金屬不總是可能的，此外產(chǎn)生高成本，這是不理想的。因此，問題是改進(jìn)目前用于提純包含CO2和其它化合物的燃燒煙道氣和生產(chǎn)富CO2氣體的CPU方法和裝置，這不必借助貴重材料生產(chǎn)所有或一部分設(shè)備件并因此避免或減緩其腐蝕而實(shí)現(xiàn)。特別地，問題是不僅能更有效地除去待通過(guò)CPU方法回收的另外包含CO2的燃燒煙道氣中存在的水蒸氣以防止水損害所用設(shè)備件，特別是壓縮機(jī)和與其有關(guān)的冷卻系統(tǒng)，而且除去一種或多種其中容易找到的其它有害化合物，特別是汞；特別地，理想的是能簡(jiǎn)單且同時(shí)除去水和汞(當(dāng)存在汞時(shí))。解決方法是用于處理包含燃燒煙道氣的氣流的方法，特別是CPU型方法，所述燃燒煙道氣含有初始含量的CO2、水蒸氣、一種或多種揮發(fā)性酸性化合物和一種或多種選自氧氣、氮?dú)夂虸S氣的其它雜質(zhì)，所述方法包括i)將氣流壓縮至1-74絕對(duì)巴的最終壓力，ii)將氣流冷卻至約-10°C至約_130°C的溫度并除去至少一種其它雜質(zhì)，iii)回收包含比待處理料流中CO2初始比例更大的CO2最終比例的富CO2氣流，其特征在于它包括在階段i)以前的如下階段將料流預(yù)干燥以從其中除去其中存在的至少一部分水蒸氣。視情況而定，本專利技術(shù)方法可包括一個(gè)或多個(gè)如下特征-在階段i)以前，脫除存在于氣流中的至少一部分揮發(fā)性酸性化合物。-在階段i)與ii)之間，關(guān)于階段i)中壓縮的氣流的干燥操作。-在階段ii)中，將氣流冷卻至約-10°C至約-100°C的溫度，優(yōu)選至小于或等于_80°C的溫度，更優(yōu)選至小于或等于_60°C的溫度，更優(yōu)選至小于或等于約_56°C的溫度。-料流的預(yù)干燥通過(guò)吸附、吸收/冷凝或滲透進(jìn)行。-該一種或多種酸性化合物特別選自NOx和S0X。除NOx和SOx外，待處理氣流可包含其它揮發(fā)性化合物，例如揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)。-料流的預(yù)干燥通過(guò)吸收 /冷凝進(jìn)行。-料流的預(yù)干燥通過(guò)使氣流與冷卻液在小于_20°C，優(yōu)選小于_30°C的溫度下直接接觸和在所述冷卻液內(nèi)將料流中存在的至少一部分水吸收/冷凝而進(jìn)行。-冷卻液包含含水鹽或含水鹽的混合物；特別地，冷卻液為氯化鈣或氯化鋰溶液。-燃燒煙道氣還包含汞，至少一部分汞在預(yù)干燥階段通過(guò)冷卻液除去。-在預(yù)干燥階段與壓縮階段i)之間將待處理氣流的溫度調(diào)整至0-100°C，優(yōu)選5_45°C的溫度。溫度的調(diào)整為冷卻或加熱。-在預(yù)干燥階段以前，料流包含初始比例為1000體積ppm-30體積％的水。-在階段i)中，壓縮在最佳壓力下進(jìn)行，所述最佳壓力一般產(chǎn)生于CO2提純方法的總體最佳化并特別取決于用于盡可能最好地分離NOx和不可冷凝產(chǎn)物，即殘留大氣氣體的深冷部件中的溫度和壓力；-在預(yù)干燥以后，料流包含中間比例小于或等于1000體積ppm，優(yōu)選1-1000體積ppm的水；-料流包含最終比例小于或等于50體積ppm的水，即在冷箱入口處；-氣流包含以干基計(jì)算比例為50-95體積％的初始CO2和以干基計(jì)算比例為80-100體積％的最終CO2,-在階段本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：B·阿爾班，P·阿彭蒂尼耶，A·布里格利亞，S·莫雷烏，F·戴爾科索，B·達(dá)維迪安，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司，
類型：
國(guó)別省市：