本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于分離燃燒氣體中氣體組分的方法和系統(tǒng)。將得自于燃燒氣體的包含至少一種目標(biāo)可壓縮組分和至少一種非目標(biāo)可壓縮組分的可壓縮進(jìn)料物流與包含不可壓縮流體的不可壓縮流體物流基本上同向流動(dòng)混合，其中所述目標(biāo)組分能夠優(yōu)先被所述不可壓縮流體吸收。賦予混合物流旋轉(zhuǎn)速度，分離其中已經(jīng)吸收了至少部分目標(biāo)組分的不可壓縮流體與包含非目標(biāo)可壓縮組分的可壓縮產(chǎn)品物流。可壓縮進(jìn)料物流可以以馬赫數(shù)為至少0.1的物流速度提供。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及從含多種組分的流體物流中分離出一種或多種組分。更具體地，本發(fā) 明涉及使用分離裝置和不可壓縮流體從可壓縮煙氣物流中移除一個(gè)或多個(gè)可壓縮組分的 系統(tǒng)和方法。
技術(shù)介紹
對(duì)于從含氣體、液體和/或固體的流體物流中分離組分來(lái)說(shuō)，存在多種方法和設(shè) 備。常規(guī)的分離設(shè)備包括精餾塔、汽提塔、過(guò)濾器和膜、離心機(jī)、靜電除塵器、干燥器、冷凍 器、旋流分離器、渦流管分離器和吸收器。這些方法和設(shè)備對(duì)于從氣體混合物中分離氣體組 分來(lái)說(shuō)相對(duì)無(wú)效和/或低效率。例如，從氣體物流中分離硫化氫(H2S)或二氧化碳(CO2)通常應(yīng)用的系統(tǒng)和方法包 括使用一系列汽提塔將目標(biāo)組分吸收入溶劑/反應(yīng)試劑中，接著進(jìn)行溶劑/反應(yīng)試劑蒸餾 以回收目標(biāo)氣體組分。由于這樣的分離方案需要多件工藝設(shè)備，所涉及的設(shè)備通常需要大 的占用空間。這樣的方法在運(yùn)行期間還可能承受高的能耗要求和溶劑/反應(yīng)試劑損失。常規(guī)的胺裝置舉例說(shuō)明了用來(lái)從氣體物流中脫除目標(biāo)組分的吸收/精餾過(guò)程的 要求。概括地說(shuō)，這種過(guò)程包括在汽提塔中使含目標(biāo)組分的氣體物流與反應(yīng)試劑接觸。從 汽提塔移除的氣體是潔凈氣體，大部分目標(biāo)組分被移除。反應(yīng)試劑通常是胺，該胺與目標(biāo)組 分例如二氧化碳形成絡(luò)合物。然后將富含目標(biāo)組分的絡(luò)合物送至再生器塔，再生器塔可以 是汽提塔或蒸餾塔，在其中加熱絡(luò)合物以釋放目標(biāo)組分。操作胺裝置所需的附加設(shè)備通常 包括閃蒸罐、泵、再沸器、冷凝器和換熱器。當(dāng)氣體物流含有過(guò)高目標(biāo)組分濃度時(shí)，移除目標(biāo) 組分所需的能量可能會(huì)超過(guò)物流的有效化學(xué)能。這一限制設(shè)定了可經(jīng)濟(jì)地操作該方法的目 標(biāo)組分上限濃度水平。該方法還承受高的能耗、溶劑損失和大的占用空間，使該方法對(duì)于離 岸應(yīng)用是不可行的。通過(guò)使氣體混合物與選擇性可滲透過(guò)濾器和膜接觸也可以實(shí)施氣體混合物中氣 體組分的分離。氣體的過(guò)濾和膜分離包括使一種氣體選擇性擴(kuò)散通過(guò)膜或過(guò)濾器以實(shí)現(xiàn)分 離。擴(kuò)散通過(guò)膜的組分相對(duì)于未擴(kuò)散氣體通常處于明顯降低的壓力并且在擴(kuò)散過(guò)程期間可 能損失高達(dá)三分之二的初始?jí)毫ΑＲ虼耍^(guò)濾器和膜分離由于需要能量以再壓縮擴(kuò)散通過(guò) 膜的氣體，和如果進(jìn)料物流處于低壓下，則需要能量來(lái)壓縮進(jìn)料物流至足以使一種或多種 進(jìn)料物流組分?jǐn)U散通過(guò)膜的壓力，因而需要高的能耗。此外，膜的壽命周期可由于膜的堵塞 和破壞而變化，從而需要另外的停工期用于更換和維修。已經(jīng)應(yīng)用離心力從氣-液進(jìn)料物流中分離氣體組分。例如旋流分離器使用離心力 通過(guò)湍動(dòng)渦流將氣態(tài)組分從氣-液流體流中分離出來(lái)。在流體流中產(chǎn)生漩渦使得較重的顆 粒和/或液滴在渦流中徑向向外運(yùn)動(dòng)，因此與氣態(tài)組分分離。在旋流分離器內(nèi)，在分離的過(guò) 程中氣體和液體進(jìn)料物流按逆流方式流動(dòng)，從而在通過(guò)渦流誘導(dǎo)的初始分離后，較重組分 和/或液滴通過(guò)重力向下與氣體組分分離，而氣體組分以相反方向分離。必須向旋流分離 器加入相當(dāng)大的外部能量以實(shí)現(xiàn)有效分離。美國(guó)專利No. 6，524，368 (Betting等)涉及用于使一種或多種組分冷凝、接著進(jìn)行 分離的超聲分離器。Betting涉及將不可壓縮流體例如水與包含不可壓縮流體和可壓縮流 體(氣體)的混合物中分離。在該方法中，將包含不可壓縮流體和可壓縮流體的氣體物流 提供分離器。在分離器中，氣體物流匯集通過(guò)喉部并膨脹進(jìn)入通道，從而提高氣體物流的速 度達(dá)到超音速，包括形成與氣體物流(和其中的可壓縮流體)分離的不可壓縮流體的液滴。 通過(guò)使不可壓縮流體液滴和可壓縮流體經(jīng)受大的渦流從而通過(guò)離心力將流體液滴與可壓 縮流體分離，由此使所述液滴與可壓縮流體分離。該系統(tǒng)涉及入口物流和出口物流之間的 明顯壓降，在分離后于下游產(chǎn)生沖擊波，這可能需要專門(mén)設(shè)備來(lái)控制。已經(jīng)提出應(yīng)用離心力從氣體混合物中分離氣體組分。在van Wissen的論文中 (R. J. E. VAN WISSEN, CENTRIFUGAL SEPARATION FOR CLEANING WELL GAS STREAMS FR0M CONCEPT TO PROTOTYPE (2006))，針對(duì)在不存在不可壓縮流體下分離兩種可壓縮流體描述 了氣體離心分離。基于氣態(tài)組分的分子量差異使用旋轉(zhuǎn)圓筒產(chǎn)生多個(gè)可壓縮物流來(lái)進(jìn)行分 離。如該論文所指出的，將可壓縮組分例如二氧化碳與輕烴分離的可能性受所述組分之間 的分子量差異限制。照此，在各組分分子量彼此接近時(shí)離心分離器不能夠提供高度有效的 分離。這樣的設(shè)計(jì)還承受極低的分離通量，這可能需要數(shù)百萬(wàn)個(gè)離心分離器以應(yīng)對(duì)大氣體 源的輸出。所需要的分離設(shè)備和方法應(yīng)提供高的可壓縮組分分離效率，同時(shí)避免或降低壓 降，和不需要供給大量外部能量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
在一方面，本專利技術(shù)涉及一種方法，該方法包括提供包含第一可壓縮組分和第二可壓縮組分的可壓縮進(jìn)料物流，其中所述可壓縮 進(jìn)料物流得自燃燒源；提供包含不可壓縮流體的不可壓縮流體物流，所述不可壓縮流體能夠吸收第一可 壓縮組分或者與第一可壓縮組分反應(yīng)；將所述可壓縮進(jìn)料物流和不可壓縮流體物流混合形成混合物流，其中所述可壓縮 進(jìn)料物流以第一線速度沿第一方向提供用于混合和所述不可壓縮流體物流以第二線速度 沿第二方向提供用于混合，第二線速度具有沿與第一方向相同方向的速度分量，其中所述 混合物流具有沿第三方向的瞬時(shí)第三線速度并且由第二可壓縮組分和選自如下的組分組 成第一可壓縮組分和不可壓縮流體的混合物、第一可壓縮組分和不可壓縮流體之間反應(yīng) 的化合物或加合物、以及它們的混合物；賦予所述混合物流旋轉(zhuǎn)速度，其中該旋轉(zhuǎn)速度與所述混合物流的瞬時(shí)第三線速度 的方向相切或斜交；和從所述混合物流中分離出不可壓縮流體產(chǎn)品物流，其中所述不可壓縮流體產(chǎn)品物 流包含至少一部分所述混合物流的組分，和其中由于賦予混合物流的旋轉(zhuǎn)速度而將不可壓 縮流體產(chǎn)品物流從混合物流中分離出來(lái)。在另一方面，本專利技術(shù)涉及一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括分離設(shè)備，所述分離設(shè)備I)接收a)包含不可壓縮流體的不可壓縮流體物流，和b)包含第一可壓縮組分和5第二可壓縮組分的可壓縮進(jìn)料物流，其中所述可壓縮進(jìn)料物流得自燃燒過(guò)程，和2)排放包含至少60%第二可壓縮組分的第一可壓縮產(chǎn)品物流和包含至少60%第一可壓縮組分的不可壓縮流體產(chǎn)品物流；不可壓縮流體再生器，該再生器接收不可壓縮流體產(chǎn)品物流和排出富含第一可壓縮組分的第二可壓縮產(chǎn)品物流和貧含第一可壓縮組分的不可壓縮流體產(chǎn)品物流；和不可壓縮流體注入裝置，該注入裝置接收貧含第一可壓縮組分的不可壓縮流體產(chǎn)品物流并將該貧含第一可壓縮組分的不可壓縮流體產(chǎn)品物流與可壓縮進(jìn)料物流混合。在另外一個(gè)方面，本專利技術(shù)涉及一種方法，該方法包括提供包含第一可壓縮組分和第二可壓縮組分的可壓縮進(jìn)料物流，其中所述可壓縮進(jìn)料物流得自燃燒源；選擇不可壓縮流體和提供包含不可壓縮流體的不可壓縮流體物流，其中選擇所述不可壓縮流體以相對(duì)于第二可壓縮組分選擇性吸收第一可壓縮組分或與之反應(yīng)；將可壓縮進(jìn)料物流和不可壓縮流體物流基本上同向流動(dòng)混合以形成混合物流；使混合物流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)速度；和將不可壓縮流體產(chǎn)品物流與可壓縮產(chǎn)品物流分離，其中不可壓縮流體產(chǎn)品物流相對(duì)于不可壓縮流體物流包含提高量的第一可壓縮組分，可壓縮產(chǎn)品物流相對(duì)于可壓縮進(jìn)料物流包含減少量的第一可壓縮組分，和其中由于賦予混合物流的旋轉(zhuǎn)速度而使不可壓縮流體產(chǎn)品物流從混合物流中分離出來(lái)。本專利技術(shù)的特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本文檔來(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：F·A·布赫曼，崔晶瑜，M·L·瓊西，S·N·米拉姆，S·L·威靈頓，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國(guó)際殼牌研究有限公司，
類(lèi)型：
國(guó)別省市：
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