一種用于通過使氣體流與循環含氨溶液流接觸使得二氧化碳(CO2)在所述含氨溶液中被吸收而從該氣體流去除CO2的系統(1)，其特征在于，所述系統包括膜凈化器(17)，所述膜凈化器具有第一隔室(18)和第二隔室(19)，其中所述第一和第二隔室由半透膜(20)分離，一種用于通過使氣體流與循環含氨溶液流接觸使得二氧化碳(CO2)在所述含氨溶液中被吸收而從該氣體流去除CO2的方法，所述方法包括使用半透膜將痕量組分從循環溶液分離的步驟，以及具有第一和第二隔室的膜凈化器在用于使用循環含氨溶液去除二氧化碳(CO2)的方法或系統中用于減少循環溶液流的痕量組分和/或水含量的用途，其中所述第一和第二隔室由半透膜分離。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于通過使氣體流與循環的含氨溶液流接觸，使得二氧化碳在所述含氨溶液中被吸收而從氣體流去除二氧化碳(CO2)的系統和方法。更具體地講，本專利技術涉及用于從氣體流去除CO2的基于冷凍氨的工藝和系統。
技術介紹
在諸如煤、石油、泥炭、廢棄物等的燃料在諸如與用于向發電設備提供蒸汽的鍋爐系統相關聯的燃燒設備的燃燒設備中的燃燒過程中，生成熱過程氣體(或煙氣)。這樣的煙氣除了其他以外將常常包含二氧化碳(CO2)。將二氧化碳釋放到大氣中的負面環境效應已廣為人知，并且已導致適于從在上述燃料的燃燒中生成的熱過程氣體去除二氧化碳的工藝的發展。此前公開的一種這樣的系統和工藝是用于從燃燒后煙氣流中去除CO2的單級冷凍氨基系統和工藝。已知的冷凍氨基系統和工藝(CAP)提供了用于從諸如例如燃燒后煙氣流的氣體流中捕獲和去除CO2的相對低成本的手段。這樣的系統和工藝的一個示例此前已在名稱為“Ultra Cleaning of Combustion Gas Including the Removal of CO2，，的公開的國際專利申請WO 2006/022885中公開。WO 2006/022885公開了一種用于從煙氣去除二氧化碳的方法，該方法包括在CO2吸收器中借助于含氨溶液或漿液從冷卻至低于環境溫度的溫度(優選地在0°C和20°C之間，更優選地在0°C和10°C之間)的煙氣捕獲二氧化碳。CO2被處于(TC和20°C之間、更優選地在0°C和10°C之間的溫度下的吸收器中的含氨溶液吸收，之后，含氨溶液在高溫高壓下在再生器中再生，以允許CO2作為高純度的氣體二氧化碳逸出含氨溶液。在WO 2006/022885中描述的工藝中，再生的含氨溶液可在CO2吸收過程中被重復使用，從而形成含氨溶液的循環流。如WO 2006/0228 85中描述的冷凍氨工藝中的問題在于，例如作為引入的煙氣流中的水分進入含氨溶液循環流的水積聚在含氨溶液中。這種積聚的水用來稀釋含氨溶液，從而降低含氨溶液從煙氣流“捕獲” CO2的能力。此外，如WO 2006/022885中描述的冷凍氨工藝中的另一個問題在于，在冷凍氨工藝中捕獲的痕量組分(即，除二氧化碳、氨水和相應的離子/鹽之外的組分)可積聚。此前，循環含氨溶液中的水和痕量組分的量已通過例如去除“流出物(bleed)流”中的含氨溶液的一部分和通過以添加新鮮氨方式補償含氨溶液的稀釋而調整。“流出物流”中的含氨溶液必須接著被處置，并且必須提供新鮮氨，這導致增加的成本和環境問題。另一個解決方案是包括蒸發器(以下稱為附屬汽提塔(stripper))，其蒸發事實上所有的二氧化碳、大部分氨和顯著量的水。蒸發的化合物在過程中重復使用。附屬汽提塔需要非常大的熱輸入以蒸發水，例如，為了使痕量組分的量翻倍，必須蒸發大約50%的水，這使附屬汽提塔成為主要的熱用戶。此外，它需要冷卻塔頂(overhead)流。根據附屬汽提塔的操作壓力，該熱量可(部分地)在較低能級下重復使用或者必須通過外部冷卻排掉。由于介質和尤其是在增加的濃度下的痕量組分表現出的腐蝕性質(這被附屬汽提塔操作時所處的高溫加劇)，高等級不銹鋼或其它耐腐蝕構造材料需要用于附屬汽提塔。
技術實現思路
本專利技術的目的是減少或防止用于從氣體流去除二氧化碳(CO2)的基于冷凍氨的系統和工藝的含氨溶液中痕量組分的積聚。本專利技術的另一個目的是在對系統沒有增加的能量要求或能量要求較低的情況下減少或防止基于冷凍氨的系統和工藝的含氨溶液中痕量組分的積聚。例如用于從由功率設備的鍋爐單元所產生的氣體去除CO2的工業氣體凈化系統的構造和操作與高的投資和運營成本相關聯。本文所述的方面基于本專利技術的以下認識:在用于從煙氣去除CO2的冷凍氨工藝中，通過使用膜分離步驟可實現顯著的工藝改進和運營成本降低。已經發現的是，膜分離步驟可有利地代替用于從水和較輕型鍋爐分離痕量組分的常規地使用的附屬汽提塔或作為其補充而使用。根據本文所示的方面，提供了一種用于通過使氣體流與循環含氨溶液流接觸使得CO2被吸收在所述含氨溶液中而從氣體流去除二氧化碳(CO2)的系統， 其特征在于，該系統包括膜凈化器，所述膜凈化器具有第一和第二隔室，其中所述第一和第二隔室由半透膜分離。含氨溶液通 常是含水的，并且可由例如水、氨、二氧化碳以及它們的衍生物構成。此外，含氨溶液在實踐中還將包含在CO2去除工藝期間在含氨溶液中引入和積聚的不同量的痕量組分。含氨溶液中的痕量組分可大體上包括與CO2去除工藝不直接相關的所有組分，即，除了水、氨、二氧化碳以及它們的衍生物之外的所有組分。可存在于含氨溶液中的氨和二氧化碳的衍生物的示例包括銨離子、碳酸氫鹽離子、碳酸鹽離子和/或氨基甲酸鹽離子。本公開中的痕量組分的示例包括但不限于金屬離子、氯、硫酸鹽和/或硝酸鹽。在一個實施例中，半透膜被選擇為可滲透水和/或氨和/或銨離子且不可滲透金屬離子、氯化物、硫酸鹽和/或硝酸鹽。膜凈化器的第一隔室可構造成從系統接納循環溶液的至少一部分，使得溶液與半透膜接觸。膜凈化器的第二隔室可構造成通過半透膜接納來自第一隔室的循環溶液的滲透物。膜凈化器的第二隔室可有利地構造成將循環溶液的滲透物返回至系統，例如返回至從其中接納滲透物的循環溶液。相比先前用來控制痕量組分和/或水的量的流出物流或附屬汽提塔，如本文所述的膜凈化器的使用具有許多優點。例如，膜凈化器的能量要求非常低并且主要與將進料流泵送至凈化器有關。避免了間歇氣體產物流，例如由附屬汽提塔產生的那些。由于不需要加熱，不需要熱聯合(integration)來使運營更經濟。沒有公用系統(蒸汽、冷卻等)的獨立操作是可能的。此外，膜凈化器允許在諸如汽提塔底部(bottom)、水洗底部和貧溶液的不同進料溶液之間的切換。相比附屬汽提塔，膜凈化器需要顯著更少的設備和公用系統連接。膜凈化器具有占有面積減少和更低的投資成本的潛力。例如，用于工業應用的一個膜(在約1X0.1m的卷模塊中的7.6m2的膜面積)將能夠凈化約3001/hr。由于低操作溫度(可能為環境溫度)，與例如在汽提塔中的更高溫度相關聯的腐蝕問題顯著減少。此外，例如由硫酸鹽分解形成的硫化合物的不期望汽提是不可能的。在一個實施例中，該系統包括構造成使用含氨溶液從氣體流吸收CO2的捕獲分段和構造成從含氨溶液去除CO2的再生分段。捕獲分段可包括CO2吸收器，其構造成接納含CO2的氣體流并使該氣體流與含氨溶液流接觸以形成富CO2的含氨溶液流，并且再生分段可包括再生器，其構造成從CO2吸收器接納富CO2的含氨溶液流，并且使CO2與含氨溶液分離以形成貧CO2的含氨溶液流，并且將所述貧CO2的含氨溶液流返回至CO2吸收器。添加到或形成于含氨溶液中的一些組分不通過再生器或不通過在CO2吸收器中的蒸發去除，并且可在溶液中積聚。這樣的組分在本文中被稱為“痕量組分”。這樣的痕量組分的示例包括但不限于金屬離子、氯、硫酸鹽和/或硝酸鹽。痕量組分的積聚可引起各種問題，包括但不限于增加的腐蝕、結垢和沉積物以及含氨溶液的失活。在各種實施例中，冷凍氨系統和工藝也可包括“水洗”步驟，該步驟對于去除離開CO2吸收器的氣體流中存在的氨和其它痕量組分有效。水洗步驟通常包括使離開CO2吸收器的氣體流與通常為水或稀釋水溶液的洗滌溶液在合適的吸本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：JK博克曼，M科赫，
申請(專利權)人：阿爾斯通技術有限公司，
類型：
國別省市：
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