專利名稱：：從包括氮化合物的氣體源中回收高純度二氧化碳的方法從包括氮化合物的氣體源中回收高純度二氧化碳的方法本發(fā)明涉及從氣體源中回收高純度二氧化碳的方法及其用途。更具體地，本發(fā)明涉及基本上無(wú)氮氧化物的高純度二氧化碳的生產(chǎn)。本發(fā)明還涉及從氣體中回收高純度二氧化碳的裝置。發(fā)明背景眾所周知，二氧化碳是存在于大氣中的氣體。它通過(guò)發(fā)酵工藝、因?yàn)榻?jīng)由溫室效應(yīng)的未來(lái)氣候變化所導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題，最近數(shù)十年中，對(duì)所述排放的關(guān)注已經(jīng)增加。因此，多年以來(lái)已經(jīng)進(jìn)行了大量工作以開發(fā)從燃燒氣體中除去二氧化碳的工藝。如果可能，隨之發(fā)生的二氧化碳的回收可使得這些工藝在經(jīng)濟(jì)上是可行的。從氣體源中回收二氧化碳的一種類型的常規(guī)方法是吸收方法，其中在吸收劑中吸收二氧化碳。如果其它氣體，例如氧氣，存在于該氣體源中，所述其它氣體也可被化學(xué)吸收和/或物理吸收。鏈烷醇胺用作吸收劑便是這種情況。從現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的是，如果02存在于含二氧化碳的氣體源中，所述02將在吸收過(guò)程中傳遞到含鏈烷醇胺的吸收劑中。結(jié)果是，由于02的存在，將發(fā)生不希望的鏈烷醇胺分解以及腐蝕問(wèn)題。因此，從吸收劑中除去02將改進(jìn)吸收過(guò)程的效率。許多現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)涉及這個(gè)問(wèn)題。EP1059110公開了使用鏈烷醇胺吸收劑流體回收吸收質(zhì)例如二氧化碳的系統(tǒng)，其中在吸收質(zhì)與吸收劑分離之前，在兩步驟加熱過(guò)程中加熱飽和的吸收劑，和其中在第一加熱步驟之后且第二加熱步驟之前對(duì)該飽和的吸收劑進(jìn)行脫氧。該脫氧通過(guò)減壓來(lái)進(jìn)行。在EP1061045中描述了從含氧氣的混合物中回收吸收質(zhì)例如二氧化碳的系統(tǒng)，其中二氧化碳被濃縮在含鏈烷醇胺的吸收流體中，將該吸收流體與氧分離，和從該吸收流體中蒸汽解吸二氧化碳并回收。在這個(gè)系統(tǒng)中，通過(guò)將包含溶解氧的二氧化碳飽和的吸收劑逆流質(zhì)量傳遞與清除氧氣的氣體接觸來(lái)從該吸收流體中分離出氧氣。在其它實(shí)例中，除了02以外，在氣體源中可能存在氮氧化物(也稱作N0x)。當(dāng)使用鏈烷醇胺作為吸收劑時(shí)，這些N0x氣體也將在該吸收劑中被化學(xué)吸收和物理吸收。當(dāng)在后面的解吸塔工藝中將二氧化碳與該吸收劑分開時(shí)，部分吸收的NOx將與分解產(chǎn)物尤其是乙醛一起釋放到解吸塔的出口氣體中。解吸塔出口氣體還將含有一定量的N2和02。當(dāng)生產(chǎn)食品等級(jí)的二氧化碳或其它要求高純度的二氧化碳應(yīng)用時(shí)，在下游設(shè)備中必須從解吸塔出口氣體中除去這些組分以得到所要求的純度?？傻玫降挠糜诔0x的常規(guī)工藝包括洗氣、氧化、吸附和蒸餾。由于化學(xué)平衡N0+1/202<->仰2，在溫度、壓力和/或濃度隨時(shí)發(fā)生變化時(shí)，在凈化過(guò)程中該N0x組成(N0、N0J將發(fā)生變化，且這使得在終端產(chǎn)品中降低N0x含量是困難的。因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供基本上無(wú)氮氧化物的高純度二氧化碳的回收方法。本發(fā)明人已經(jīng)吃驚地發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在吸收塔和解吸塔之間引入閃蒸塔，可顯著降低解吸塔出口氣體中的N0x含量。這是由于如下事實(shí)當(dāng)就在將離開吸收塔的液體進(jìn)料到閃蒸塔之前精心地改變所述液體的平衡條件時(shí)，將會(huì)發(fā)生所述液體對(duì)02和N0x不飽和的條件，并因此所述氣體將在閃蒸過(guò)程中從液相中傳遞到氣相中。用這種方法，基本上所有的02和主要部分的NOx在閃蒸塔中從所述液相中除去并因此將絕不到達(dá)解吸塔。在下一步中，將離開閃蒸塔的液體進(jìn)料到解吸塔中，在此將氣體與所述吸收劑分開。由于非常低量的02到達(dá)解吸塔，解吸塔出口氣體中的02濃度將非常低。因此，在解吸塔出口氣體中，化學(xué)平衡N0+1/202<->冊(cè)2將遠(yuǎn)遠(yuǎn)地移向左方，且所存在的痕量的N0x將主要以NO的形式存在。因此，由于對(duì)以上提到的化學(xué)平衡的控制，進(jìn)一步的凈化過(guò)程(當(dāng)生產(chǎn)高純度二氧化碳時(shí)，需要該凈化過(guò)程以除去所述的痕量的N0x)是顯著更容易的和成本有效的。發(fā)明詳述在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及從氣體源中回收高純度二氧化碳的方法，其中所述高純度二氧化碳基本上無(wú)氮氧化物。本發(fā)明的方法包括如下步驟a.將包括二氧化碳、氧氣和氮化合物的氣體進(jìn)料到吸收塔中；b.在含鏈烷醇胺的吸收劑中吸收所述進(jìn)料氣體，由此將所述進(jìn)料氣體分成貧二氧化碳的氣體和富含二氧化碳的液體，c.加壓并加熱在步驟b中得到的液體以提供加壓的且加熱的液體，d.通過(guò)閃蒸將在步驟c得到的液體分為富含N0x和氧氣的氣體和離開閃蒸塔的貧冊(cè)x和氧氣的液體，e.對(duì)步驟d中的離開閃蒸塔的液體進(jìn)行加壓以提供加壓的液體，f.通過(guò)解吸將步驟e中得到的液體分成富含二氧化碳的氣體和貧二氧化碳的液體，和g.凈化在步驟f中得到的氣體以生產(chǎn)基本上無(wú)氮氧化物的高純度二氧化碳。原則上，任何種類的包括二氧化碳、氧氣和氮化合物的氣體可以應(yīng)用在本方法中。然而，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述進(jìn)料氣體是煙道氣。在所述吸收步驟(步驟b)中可使用包括鏈烷醇胺的任何吸收劑。優(yōu)選地，所述吸收劑中的鏈烷醇胺選自單乙醇胺、二乙醇胺、二異丙醇胺、甲基二乙醇胺和三乙醇胺。最通常地，所述吸收劑是以上提到的鏈烷醇胺中的一種的水溶液。然而，在本發(fā)明的方法中也可使用包括以任何混合比例混合的兩種或多種所列出的鏈烷醇胺的混合物。確定所述吸收劑的最優(yōu)量和組成以得到適宜的吸收方法在從業(yè)者的技能范圍之內(nèi)。然后加壓和加熱離開吸收塔的液體。實(shí)施這些工藝在技術(shù)人員的知識(shí)范圍之內(nèi)。如以上所解釋的，在本發(fā)明的方法中引入閃蒸步驟(步驟d)有可能生產(chǎn)基本上無(wú)氧氣和僅含痕量的氮氧化物的解吸塔出口氣體。然而，為了得到這個(gè)有益效果，閃蒸塔必須操作在的較高的溫度和壓力下，該較高的溫度和壓力高于或接近離開吸收塔的液體料流的平衡條件。在這種條件下，進(jìn)入閃蒸塔的液體將是不飽和的并有可能釋放未飽和的組分。因此，由于該新平衡條件，基本上所有的02和主要部分的NOx將在氣體料流中從閃蒸塔除去，并因此絕不到達(dá)解吸塔。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在步驟c中得到的液體的溫度為70-140匸，更優(yōu)選為90-120'C，和最優(yōu)選為95-110X:,且所述液體的壓力為0.1-3巴，更優(yōu)選為0.2-2巴，和最優(yōu)選為1-2巴。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)知道如何實(shí)施這些加壓和加熱過(guò)程。在步驟d中得到的氣體(該氣體包括顯著量的二氧化碳以及氧氣、氮化合物、乙醛和任選的其它揮;^性有機(jī)物)可被再循環(huán)至吸收塔以進(jìn)行二氧化碳的第二次回收過(guò)程?；蛘?，可處理所述氣體。離開閃蒸塔的液體在進(jìn)入解吸塔之前被加壓。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)知道如何實(shí)施這種加壓。在解吸塔中將來(lái)自閃蒸塔的加壓液體分成富含二氧化碳的氣體和貧二氧化碳的液體。如以上所提到的，由于在閃蒸塔中除去了氧氣和氮氧化物，在解吸塔出口氣體料流中，02和NOx含量將顯著降低。由于在所述解吸塔出口氣體中NOx的量降低且02的量非常有限，所述平衡反應(yīng)NO+1/202<-〉N02將移向左方以主要生成NO。在步驟f中得到的液體，其主要包括所述吸收劑，任選地包括所述吸收劑的水溶液，可被再循環(huán)并與用來(lái)在步驟b中吸收所述氣體的含鏈烷醇胺的吸收劑混合。然而，在進(jìn)入吸收塔之前，可能需要對(duì)所述液體的溫度和/或壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。在本發(fā)明的方法中，步驟g中的氣體凈化過(guò)程可通過(guò)使用任何本領(lǐng)域內(nèi)已知的方法來(lái)實(shí)施，例如在下游單獨(dú)設(shè)置的冷凝器中或與蒸餾塔相結(jié)合進(jìn)行惰性氣體分離。也可使用在液相中的吸附技術(shù)來(lái)除去殘留的N0x。確定并組合氣體的凈化和液化以得到最可行的結(jié)合落在技術(shù)人員的知識(shí)范圍之內(nèi)。引入閃蒸塔所得到的其它優(yōu)點(diǎn)包括防止在解吸塔出口氣體中釋放降解產(chǎn)物例如乙醛，這將降低對(duì)下游設(shè)備的純度要求。此外，由于惰性氣體尤其是02和N2的含量將會(huì)降低，可以降低來(lái)自冷凝的凈化氣體的量。由于可以降低用于凈化的二氧化碳的量，這將增加可能的二氧化碳全程回收率。本發(fā)明的另一方面涉及本發(fā)明的方法在生產(chǎn)高純度二氧化碳中的用途。該二氧化碳產(chǎn)品的純度優(yōu)選具有食品等級(jí)的品質(zhì)，和因此可用作任何種類的食品中的組分。在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，將根據(jù)本發(fā)明的方法所生產(chǎn)的二氧化碳用作軟飲料中的組分。在又一個(gè)其它方面，提供了回收高純度二氧化碳的裝置。這種裝置包括具有氣體出口和液體出口的吸收塔，該吸收塔的液體出口與具有氣體出口和液體出口的閃蒸塔連接，該閃蒸塔的液體出口與具有氣體出口和液體出口的解吸塔連接，和其中解吸塔的氣體出口與用來(lái)進(jìn)一步凈化離開所述解吸塔的氣體的設(shè)備連接。所使用的吸收塔可以是本領(lǐng)域中適于將氣體二氧化碳吸收到含鏈烷醇胺吸收劑中的任何已知的塔。所使用的適宜的吸收塔的實(shí)例是含有內(nèi)部零件或質(zhì)量傳遞元件例如塔盤或無(wú)規(guī)則的或規(guī)整填料的塔。所述閃蒸塔可以是本領(lǐng)域已知的任何種類的閃蒸蒸餾塔。適宜的閃蒸塔的實(shí)例是含有內(nèi)部零件或質(zhì)量傳遞元件例如塔盤或無(wú)規(guī)則的或規(guī)整填料的塔。為了得到有利的結(jié)果，技術(shù)人員可以容易地確定是否需要一個(gè)或多個(gè)高壓閃蒸蒸餾塔或一個(gè)或多個(gè)低壓蒸餾塔或它們的組合。確定能否通過(guò)僅使用一個(gè)塔或通過(guò)使用串聯(lián)或并聯(lián)連接的兩個(gè)或多個(gè)塔來(lái)最佳地實(shí)現(xiàn)所希望的結(jié)果，這也在技術(shù)人員的知識(shí)范圍之內(nèi)。在所述裝置中使用的解吸塔可以是任何本領(lǐng)域已知的填料塔。適宜的解吸塔的實(shí)例是含有內(nèi)部零件或質(zhì)量傳遞元件例如塔盤或無(wú)規(guī)則的或規(guī)整填料的塔。用于進(jìn)一步凈化離開解吸塔的氣體的設(shè)備可以具有本領(lǐng)域已知的任何類型和組合。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述閃蒸塔的氣體出口與吸收塔連接。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，離開閃蒸塔的氣體可被再循環(huán)至吸收塔。這種再循環(huán)具有有益效果，它提供了在閃蒸步驟過(guò)程中由所述液相傳遞到所述氣相的二氧化碳的第二回收步驟，否則將會(huì)損失掉這些二氧化碳。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，解吸塔的液體出口與吸收塔連接，這使得它有可能對(duì)離開該解吸塔的液體進(jìn)行再循環(huán)。這種再循環(huán)的有益效果是吸收劑的再次使用，否則吸收劑將不得不被處理掉。當(dāng)已知每個(gè)料流的質(zhì)量流量、化學(xué)組成、溫度和壓力時(shí)，計(jì)算以上提到的所述裝置的每個(gè)設(shè)備的數(shù)目和尺寸以得到操作所述裝置的最可行模式，這落在技術(shù)人員的標(biāo)準(zhǔn)程序范圍之內(nèi)。當(dāng)為每種所述設(shè)備選擇適宜的材料時(shí)，必須涉及對(duì)待處理的氣體和液體的溫度、壓力和化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)方面的具體考慮。然而，這種考慮將落在本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)范圍之內(nèi)。而且，技術(shù)人員能夠容易地承認(rèn)，工藝參數(shù)的選擇和控制將取決于進(jìn)入所述裝置的氣體的化學(xué)組成以及在所述方法的每個(gè)步驟中氣體和液體的化學(xué)組成和物理?xiàng)l件。計(jì)算確定熱交換器的數(shù)目和尺寸以使得用于加熱和冷卻的能量消耗最小化，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是標(biāo)準(zhǔn)程序。還有，選擇用來(lái)增加和降低所述氣體和液體料流壓力的設(shè)備落在技術(shù)人員的工作領(lǐng)域之內(nèi)。下面，參照目前最優(yōu)選的實(shí)施方案和附圖來(lái)更詳細(xì)地描述本發(fā)明。所述附圖描述了根據(jù)本發(fā)明用于回收C02的示意性的流程圖。關(guān)于壓力和溫度以及令人感興趣的化學(xué)組分的組成數(shù)據(jù)在下表中給出。所有提到的壓力是總壓力。所有的百分比和ppm規(guī)格基于摩爾分?jǐn)?shù)。表所選擇的氣體和液體料流的壓力、溫度和化學(xué)組成<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>n.d.檢測(cè)不到進(jìn)料到所述裝置中的氣體G1是煙道氣，它包括11.6%的C02、3.4%的02、10ppm的冊(cè)2和100ppm的NO。該氣體在42C和1.02巴下進(jìn)入吸收塔Al。該進(jìn)料氣體的其它主要組分是77.3%的&和7.7%的H20。在吸收塔Al中，進(jìn)料氣體Gl與從解吸塔A2再循環(huán)的液體L5混合。使用單乙醇胺水溶液作為吸收劑。離開吸收塔Al的氣體料流G2的溫度為47C和壓力為1.02巴，并包括O.9%的0)2、3.8%的02、0.lppm的冊(cè)2和119ppm的NO。另一個(gè)主要組分是&，其在氣體G2中的存在量為85%。離開吸收塔Al的液體料流L1包括單乙醇胺的水溶液。02、冊(cè)2和NO的含量分別為0.4ppm、0.7ppm和0.lppm。當(dāng)離開吸收塔A1時(shí)，該液體料流Ll的溫度為50C和壓力為1.02巴。然而，在作為液體L2進(jìn)入閃蒸塔A3之前，其溫度被升高至95X:和壓力被升高至2巴。在閃蒸塔A3中，液體L2被分成氣體料流G3和液體料流，它們都在9rC和1.1巴下離開該閃蒸塔A3。離開閃蒸;荅A3的氣體G3包括34.8%的(:02、0.42%的02、107ppm的NO和lppm的N02。在氣體G3中還存在其它組分，例如1120、乙醛和揮發(fā)性有機(jī)物。在示于該附圖中的具體實(shí)施方案中，氣體料流G3沒(méi)有再循環(huán)至吸收塔A1中。離開閃蒸塔A3的液體的主要組分是單乙醇胺的水溶液。然后，就在離開閃蒸塔A3的該液體料流進(jìn)入解吸塔A2之前將其壓力升高至3巴。在解吸塔A2中，液體L3被分成氣體料流G4和液體料流。該液體料流L4的溫度為1121C和壓力為2巴，并檢測(cè)不到C02、02、N02和N0的含量。在示于該附圖中的實(shí)施方案中，將液體料流L4作為液體料流L5再循環(huán)至吸收塔A1中。然而，在進(jìn)入吸收塔A1之前，將液體料流L5的溫度降低到40匸。離開解吸塔的氣體料流G4的溫度為45'C和壓力為1.2巴，且包括92.9%的C。2和3ppm的02。離開解吸塔A2的氣體料流然后進(jìn)入凈化和液化設(shè)備。基本上不含氮氧化物的高純度二氧化碳產(chǎn)品料流在-261C和16巴下離開所述裝置。權(quán)利要求1.從氣體源中回收高純度二氧化碳的方法，所述方法包括如下步驟a.將包括二氧化碳、氧氣和氮化合物的氣體(G1)進(jìn)料到吸收塔(A1)中；b.在含鏈烷醇胺的吸收劑中吸收所述氣體(G1)，由此將氣體(G1)分成貧二氧化碳的氣體(G2)和富含二氧化碳的液體(L1)，c.加壓并加熱在步驟b中得到的所述液體(L1)以提供液體(L2)，d.通過(guò)閃蒸將在步驟c得到的液體(L2)分為富含NOx和氧氣的氣體(G3)和離開閃蒸塔(A3)的貧NOx和氧氣的液體，e.對(duì)步驟d中的離開閃蒸塔(A3)的液體進(jìn)行加壓以提供液體(L3)，f.通過(guò)解吸將步驟e中得到的液體(L3)分成富含二氧化碳的氣體(G4)和貧二氧化碳的液體(L4)，和g.凈化在步驟f中得到的氣體(G4)以生產(chǎn)基本上無(wú)氮氧化物的高純度二氧化碳。2.權(quán)利要求l的方法，其中在步驟c中得到的液體(L2)的溫度為70_140°C，更優(yōu)選為90-120'C，和最優(yōu)選為95-HOC且所述液體(L2)的壓力為0.1-3巴，更優(yōu)選為0.2-2巴，和最優(yōu)選為1-2巴。3.權(quán)利要求1或2的方法，其中所述進(jìn)料氣體(Gl)是煙道氣。4.權(quán)利要求1-3的任一項(xiàng)的方法，其中所述吸收劑中的鏈烷醇胺選自單乙醇胺、二乙醇胺、二異丙醇胺、曱基二乙醇胺和三乙醇胺，和它們的混合物。5.權(quán)利要求1-4的任一項(xiàng)的方法，其中在步驟f中得到的液體(L4)被再循環(huán)并與用來(lái)在步驟b中吸收氣體(Gl)的含鏈烷醇胺的吸收劑混合。6.權(quán)利要求1-5的任一項(xiàng)的方法，其中在步驟d中得到的氣體(G3)被再循環(huán)至吸收步驟b。7.權(quán)利要求1-6的任一項(xiàng)的方法用于生產(chǎn)高純度二氧化碳的用途。8.從包括二氧化碳、氧氣和氮化合物的氣體源中回收高純度二氧化碳的裝置，所述裝置包括具有氣體出口和液體出口的吸收塔(Al)，(Al)的液體出口與具有氣體出口和液體出口的閃蒸塔(A3)連接，(A3)的液體出口與具有氣體出口和液體出口的解吸塔(A2)連接，和其中(A2)的氣體出口與用來(lái)進(jìn)一步凈化離開所述解吸塔(A2)的氣體的設(shè)備連接。9.權(quán)利要求8的裝置，其中所述閃蒸塔(A3)的氣體出口與所述吸收塔(Al)連接。10.權(quán)利要求8或9的裝置，其中所述解吸塔(A2)的液體出口與所述吸收塔(Al)連接。全文摘要本發(fā)明描述了基本上無(wú)氮氧化物的高純度二氧化碳的回收方法。本發(fā)明還公開了回收所述高純度二氧化碳的裝置，其包括吸收塔、閃蒸塔、解吸塔和凈化裝置。文檔編號(hào)B01D53/14GK101238064SQ200680026179公開日2008年8月6日申請(qǐng)日期2006年7月14日優(yōu)先權(quán)日2005年7月18日發(fā)明者M(jìn)·T·安德森,R·芬德,S·格萊夫申請(qǐng)人:聯(lián)合工程公司