專利名稱：用碳酸銨洗滌二氧化碳和氨蒸氣控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從氣流中除去二氧化碳的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
將二氧化碳吸收到碳酸銨溶液中已研究了許多年，并且毫無疑問地，
碳酸銨溶液將會從包括煙道氣的氣流中捕獲二氧化碳。參見Mellor, J.W., "A Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry (無機化學(xué) 和理論化學(xué)全書)，"第II巻，1956。然而，在現(xiàn)有4支術(shù)中需要解決而尚未 解決的是(i)能控制和捕獲氨蒸氣以防止氨從煙道(stack)中釋放嗎，(ii) 能將碳S交銨有效分解回氨和二氧化碳嗎，以及(iii)一旦釋放，氨和二氧 化碳能被有效分離以使二氧化碳被認(rèn)為準(zhǔn)備好螯合并且使氨返回到其他 過程以重新-使用嗎？
因此，所需要的是用于從氣流中洗滌掉二氧化碳的方法和設(shè)備，所述 方法和設(shè)備控制氨蒸氣并使氨試劑返回至碳酸銨溶液或其他過程以重新 使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種滿足了從氣流中洗滌掉二氧化碳的需求的方法和設(shè)備， 所述方法和設(shè)備控制氨蒸氣并使氨試劑返回至碳酸銨溶液或其他過程以 重新使用。本發(fā)明是用于從氣流中除去二氧化碳并控制氨蒸氣的方法和設(shè) 備，包括以下步驟用碳酸銨溶液從氣流中洗滌掉二氧化碳，從而產(chǎn)生氨 蒸氣和碳酸氫銨；用碳酸氬銨從氣流中除去一部分氨蒸氣；和對煙道氣精 加工(polish)以獲得低于10ppmv的氨濃度。參考以下描述、權(quán)利要求和 附圖將會更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點。.


圖l是顯示本發(fā)明的二氧化碳洗滌方法的工藝流程圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的洗滌設(shè)備方法的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明是用于從氣流中除去二氧化碳并控制氨蒸氣的方法和設(shè)備，包 括以下步驟用碳酸銨溶液從氣流中洗滌掉二氧化碳，從而產(chǎn)生氨蒸氣和 碳酸氫銨；用碳酸氫銨從氣流中除去一部分氨蒸氣；和對煙道氣精加工以 獲得低于10 PPM的氨濃度。
轉(zhuǎn)到圖1 ，煙道氣通常包含S02、 NOx和C02。 S02和NOx優(yōu)選通過 以下公開的方法和設(shè)備處理標(biāo)題為SULFER DIOXIDE REMOVAL USING AMMONIA (使用氨除去二氧化硫)的美國專利第6,605,263號和 標(biāo)題為NOx, Hg， AND S02 REMOVAL USING AMMONIA (使用氨除去 NOx、 Hg和S02)的美國專利第6,936,231號，這兩個美國專利如同在此 完全再次書寫一樣由此通過引用并入。在本說明書中，這些工藝將被稱 為，263工藝和，231工藝并在圖中表示為102。雖然，263工藝或，231工藝提 供了對于在C02洗滌期間所釋放的NH3蒸氣進(jìn)行洗滌的優(yōu)選方法的溶液， 如將在本說明書中稍后說明，但是需要添加氨的其他工藝可用來代替，263 工藝和，231工藝并且將是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。
C02洗滌工藝和設(shè)備可以與，263工藝或，231工藝的設(shè)備區(qū)(apparatus island)形成整體，或其可以在其專屬的塔中，該塔具有使煙道氣從一個塔 傳輸至另一個塔的管道系統(tǒng)。不管怎樣，在，263工藝或，231工藝102之后， 用碳酸銨溶液洗滌掉C02104。所述洗滌產(chǎn)生氨蒸氣和碳酸氫銨，并且洗滌 溶液變成碳酸銨/碳酸氬銨溶液。 一部分該溶液被抽取至再生步驟110。
該溶液的另一部分連同含有較少C02的剩余的煙道氣一起被抽取至第
一氨蒸氣回收步驟106。然而，不期望碳酸銨溶液能夠回收所有的在C02 洗滌期間所釋放的氨。因此，第二氨捕獲段108是必需的以將NH3釋放降低至小于10ppmv。
第二氨步驟用來自，263工藝或，231工藝的上部環(huán)路的溶液或者來 自，263工藝的下部環(huán)路的溶液從煙道氣中除去或捕獲任何剩余的氨蒸氣 108。隨煙道氣排放的氨蒸氣濃度為〈10ppm。在，263工藝和，231工藝中， 上部環(huán)路需要添加氨以除去S02和NOx，并且在< 10 ppm的氨逸散 (ammonia slip)下運行。除了對其在低氨逸散下運行的能力以外，對于將 氨添加至'263工藝和，231工藝的上部環(huán)路的要求將使C02洗滌以及，263 工藝或，231工藝能夠協(xié)同運行而沒有氨逸散。該步驟被稱為精加工步驟或 NH3捕獲步驟。
當(dāng)C02洗滌步驟104與，263工藝連合使用時，下部環(huán)路溶液可用于在 煙道氣排放至大氣前從煙道氣中除去剩余的NH3蒸氣。在本段中對氨的要 求沒有對，263工藝的上部環(huán)路的要求高，并因此將會具有對NH3蒸氣較小 的容量，但較低的pH將是更有效的NH3洗滌液并因此降低捕獲氨蒸氣所 需的傳質(zhì)的量。'263工藝和，231工藝的輸出是(NH4)2S04,其可被收集以 在化肥廠處轉(zhuǎn)化成肥料112，或可用于精加工步驟108。
一種根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備顯示在圖2的示意圖中。該圖顯示了一種通 過，263工藝的改進(jìn)從煙道氣中除去NOx、 S02和C02的方法，其總體顯示 為部分202且包括反應(yīng)器、下部環(huán)路206、上部環(huán)路208和WESP210。段 204被加入到該工藝，其與，771工藝區(qū)202形成整體(如圖所示)或者是 具有使煙道氣從一個塔傳輸至另一個塔并回傳的管道系統(tǒng)的獨立的塔。該 工藝的初始步驟是，771工藝的最初步驟(i)在反應(yīng)器中將NOx轉(zhuǎn)化為 N02， (ii)在下部環(huán)路中將煙道氣流冷卻至飽和，(iii)在吸收器的"上部 環(huán)路"中除去N02和S02,和(iv)使用濕式ESP ( "WESP")除去氣溶膠。
設(shè)備還可改進(jìn)為與總體顯示為部分202且包括下部環(huán)路206和WESP 210的，231工藝連合運行。段204被加入到該工藝，其與，231工藝區(qū)202 形成整體(如圖所示)或者是具有使煙道氣從一個塔傳輸至另一個塔的管 道系統(tǒng)的獨立的塔。該工藝的初始步驟是，231工藝的最初步驟(i)在下 部環(huán)路中將煙道氣流冷卻至飽和，(ii)在吸收器中除去S02，和(iii)使 用WESP除去氣溶膠。為了捕獲C02，需要另外的傳質(zhì)段并且總體顯示為新的C02和NH3 吸收傳質(zhì)段204。該段將用于使用碳酸銨除去C02和NH3。 C02的去除212 和NH3捕獲段214可以用液體再分布盤(liquid redistribution tray)分離以 使再生產(chǎn)物能夠在C02傳質(zhì)段之前加入或者通過分離器盤(separatortray) 分離以使得用于捕獲氨蒸氣的液體能夠被直接送至再生。洗滌溶液是碳酸 銨和碳酸氪銨的混合物并且優(yōu)選地具有3 wt%-25 wt。/。之間的碳酸鹽濃度。 碳酸銨/碳酸氫銨溶液進(jìn)入NH3/C02去除段的頂部"貧NH3"或"富C02"， 因為該碳酸銨/碳酸氫銨溶液先前已用于吸收二氧化碳，增加了碳酸氫鹽/ 碳酸鹽的比并且降低了 pH。由于碳酸氫鹽的增加和較低的pH，該溶液將 能夠按照以下反應(yīng)吸收NH3:
HC(V + NH3 — NH4+ + CO, (1)
一旦NH3被吸收，該溶液就將被捕獲于液體再分布盤中并且將從再生步驟 加入NIVH20，所述再生步驟不是本說明書的一部分。NH3/H20的添加將 進(jìn)一步降低碳酸氪鹽/碳酸鹽的比(含義是該溶液是"富NH3"或"貧C02"
的)并將能夠從煙道氣流中吸收C02。
雖然本文描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但以上描述僅僅是舉例性 的。本文所公開的發(fā)明的進(jìn)一步的改造將會被相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員想到，并 且所有這些改造被視為是在如所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種從氣流中除去二氧化碳并控制氨蒸氣的方法，所述方法包括以下步驟提供包括二氧化碳和SO2的氣流；用碳酸銨從所述氣流中洗滌掉所述二氧化碳，從而產(chǎn)生碳酸氫銨和氨蒸氣；用碳酸氫銨從所述氣流中除去一部分所述氨蒸氣；和使用硫酸氫銨溶液來進(jìn)一步捕獲在煙道氣中的氨蒸氣以獲得低于10ppmv的氨蒸氣濃度并且從硫酸氫銨產(chǎn)生硫酸銨。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氣流還包括NOx。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其還包括在所述二氧化碳洗滌步驟之 前的以下步驟用氧化裝置將所述氣流中的至少一部分NO氧化為N02;用包括氨的氨洗滌溶液從所述氣流中洗滌掉至少一部分S02、 NO和 N02;和用氣溶膠去除裝置從所述氣流中除去由所述S02、 NO和N02洗滌步 驟所產(chǎn)生的任何氨氣溶膠的至少 一部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括在所述二氧化碳洗滌步驟之 前的以下步驟用包括氨的氨洗滌溶液從所述氣流中洗滌掉至少一部分S02;和用氣溶膠去除裝置從所述氣流中除去由所述so2洗滌步驟所產(chǎn)生的任 何氨氣溶力交的至少 一部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其還包括從所述NH3捕獲步驟至所述 S02、 NO和N02洗滌步驟的添加硫酸銨的步驟，從而使工藝協(xié)同運行而沒 有氨逸散。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其還包括從所述NH3捕獲步驟至所述S02洗滌步驟的添加硫酸銨的步驟，從而使工藝協(xié)同運行而沒有氨逸散。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述S02、 NO和N02洗滌步驟產(chǎn)生硫酸銨和-克酸氫銨。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其還包括將所產(chǎn)生的硫酸銨收集用于肥料的步驟。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其還包括以下步驟提供至少一些所產(chǎn)生的硫酸銨用于所述NH3捕獲步驟。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括在所述二氧化碳洗滌步驟之前的以下步驟在反應(yīng)器中將NOx轉(zhuǎn)化為N02;冷卻至飽和，從而產(chǎn)生氣溶膠；在所述吸收器的上部環(huán)^f各中除去N02和S02;和用濕靜電沉淀器除去所述氣溶膠。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括在所述二氧化碳洗滌步驟之前的以下步驟在具有上部環(huán)3各和下部環(huán)路的吸收器的下部環(huán)路中將所述煙道氣流冷卻至飽和，從而產(chǎn)生氣溶膠；在所述吸收器中除去S02;和用濕靜電沉淀器除去所述氣溶膠。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述二氧化碳洗滌步驟使用具有在3 wt。/。和25 wt。/。之間的總碳酸鹽濃度的碳酸銨和碳酸氫銨的洗滌溶液。
全文摘要
一種通過以下步驟從氣流中除去二氧化碳并控制氨蒸氣的方法用碳酸銨從氣流中洗滌掉二氧化碳，從而產(chǎn)生氨蒸氣和碳酸氫銨；用碳酸氫銨從氣流中除去一部分氨蒸氣；和對煙道氣精加工以獲得低于10PPM的氨濃度。
文檔編號B01D53/74GK101678269SQ200880014881
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月9日
發(fā)明者喬安娜·鄧肯, 克里斯托弗·麥克拉諾恩, 弗朗西斯·阿利克斯 申請人:鮑爾斯潘公司