專利名稱：從氨基CO₂吸收劑溶液去除非揮發(fā)物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種用于通過使工藝氣體與含氨溶液接觸而從該工藝氣體去除二氧化碳的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界使用的大部分能量來自諸如煤、石油和天然氣以及其它有機燃料的含碳和氫的燃料的燃燒。這樣的燃燒生成包括高二氧化碳水平的煙氣。由于關(guān)于全球變暖的擔(dān)憂，越來越多地需要減少二氧化碳向大氣的排放，因此已開發(fā)出在煙氣被釋放到大氣之前從煙氣中去除二氧化碳的方法。WO 2006/022885公開了一種從煙氣去除二氧化碳的這樣的方法，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(huán)境溫度的溫度(優(yōu)選地在0°C和20°C之間，更優(yōu)選地在0°c和10°C之間)的煙氣捕獲二氧化碳。CO2被吸收器中溫度在o°c和20°C之間、更優(yōu)選地在0°C和10°C之間的含氨溶液吸收，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。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改進利用含氨溶液對二氧化碳的吸收。該目的以及將從下文清除可見的其它目的根據(jù)本公開通過其以下討論的方面而實現(xiàn)。根據(jù)本公開的一個方面，提供了一種從CO2去除系統(tǒng)的循環(huán)的含氨溶液流去除非揮發(fā)性化合物的方法，該系統(tǒng)被布置成通過使氣體流與循環(huán)的含氨溶液流接觸使得CO2被含氨溶液流從氣體流去除而從氣體流去除二氧化碳(CO2),所述方法包括:將循環(huán)的含氨溶液流的一部分引入氣液分離裝置中；將引入的含氨溶液分離成富氨氣相和包括非揮發(fā)性化合物的液相；以及將富氨氣相再引入循環(huán)的含氨溶液流中。非揮發(fā)性化合物可通過例如添加到含氨溶液的工藝氣體和/或化學(xué)物(例如氨)而引入到系統(tǒng)的含氨溶液中并在該溶液內(nèi)積聚。非揮發(fā)性化合物可能對系統(tǒng)或CO2去除過程有害，或者通常增加含氨溶液的腐蝕性。根據(jù)一些實施例，二氧化碳去除系統(tǒng)還可包括CO2捕獲布置，其包括CO2吸收器，該CO2吸收器被構(gòu)造成接收包含CO2的氣體流并使該氣體流與含氨溶液流接觸，使得CO2被含氨溶液流從氣體流去除以形成富CO2的含氨溶液流。根據(jù)一些實施例，二氧化碳去除系統(tǒng)還可包括再生布置，其包括再生器，該再生器被構(gòu)造成:從CO2捕獲布置接收富CO2的含氨溶液流；將CO2與含氨溶液分離以形成貧CO2的含氨溶液流；以及使所述貧CO2的含氨溶液流返回至CO2捕獲布置。根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種用于通過使氣體流與循環(huán)的含氨溶液流接觸使得二氧化碳(CO2)被含氨溶液流從氣體流去除而從氣體流去除CO2的CO2去除系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:氣液分離裝置，其被構(gòu)造成接收循環(huán)的含氨溶液流的一部分、將所接收的含氨溶液分離成富氨氣相和貧氨液相、以及將富氨氣相再引入循環(huán)的含氨溶液流中，氣液分離裝置還被構(gòu)造成接收將與接收的含氨溶液混合的堿性添加劑。根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種用于通過使氣體流與循環(huán)的含氨溶液流接觸使得二氧化碳(CO2)被含氨溶液流從氣體流去除而從氣體流去除CO2的CO2去除系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:C02捕獲布置，其包括CO2吸收器，該吸收器被構(gòu)造成接收包含CO2的氣體流并使氣體流與含氨溶液流接觸，使得CO2被含氨溶液流從氣體流去除以形成富CO2的含氨溶液流和貧CO2氣體流；氨吸收布置，其包括氨吸收器和第一氣液分離裝置，氨吸收器被構(gòu)造成從CO2捕獲布置接收貧CO2氣體流并使氣體流與具有小于5%重量的氨濃度的含水洗液流接觸使得氨被吸收在所述含水洗液流中以形成富氨洗液，第一氣液分離裝置被構(gòu)造成從氨吸收器接收富氨洗液并將接收的洗液分離成富氨氣相和貧氨液相；以及第二氣液分離裝置，其被構(gòu)造成接收循環(huán)的含氨溶液流的一部分、將接收的含氨溶液分離成富氨氣相和貧氨液相、以及將富氨氣相再引入循環(huán)的含氨溶液流中，氣液分離裝置還被構(gòu)造成從第一氣液分離裝置接收富氨氣相。根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種用于通過使氣體流與循環(huán)的含氨溶液流接觸使得二氧化碳(CO2)被含氨溶液流從氣體流去除而從氣體流去除CO2的CO2去除系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括氣液分離裝置，其被構(gòu)造成接收循環(huán)的含氨溶液流的一部分，該氣液分離裝置包括:第一級，被構(gòu)造成將接收的含氨溶液分離成富氨氣相和貧氨液相，富氨氣相被再引入循環(huán)的含氨溶液流中；以及第二級，被構(gòu)造成從第一級接收貧氨液相并將所述液相分離成基本上由水蒸氣組成的氣相和包括非揮發(fā)性化合物的液相。例如用于從由發(fā)電設(shè)備的鍋爐單元產(chǎn)生的氣體去除CO2的工業(yè)氣體凈化系統(tǒng)的構(gòu)造和操作與高的投資和運營成本相關(guān)聯(lián)。增加工藝中的操作單元的數(shù)量通常是不可取的，因為它與額外的投資和運營成本相關(guān)聯(lián)。本文所述的方面基于以下驚人的發(fā)現(xiàn):在用于從煙氣去除CO2的冷凍氨工藝中，通過以相對低的投資成本引入額外的操作單元而可實現(xiàn)顯著的工藝改進和運營成本降低。工藝改進包括減少的化學(xué)品消耗和減少的廢物量。


現(xiàn)在將參照附圖討論當(dāng)前優(yōu)選的實施例，在附圖中:
圖1是描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的氣液分離裝置的一般示例的示意性側(cè)視圖。圖2是描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的氣液分離裝置的示例的示意性側(cè)視圖。圖3是描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的與第二氣液分離裝置一體化的第一氣液分離裝置的示例的示意性側(cè)視圖。圖4是描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的與第二氣液分離裝置一體化的第一氣液分離裝置的示例的示意性側(cè)視圖。圖5是描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的連接到氣液分離裝置的CO2捕獲布置的示例的示意性側(cè)視圖。圖6是描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的連接到氣液分離裝置的再生布置的示例的示意性側(cè)視圖。圖7是描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的CO2去除系統(tǒng)的示例的示意性側(cè)視圖。
具體實施例方式工藝氣體可以是包括二氧化碳的任何類型的工藝氣體，例如，來自諸如爐子、過程加熱器、焚化爐、快裝鍋爐和發(fā)電設(shè)備鍋爐的任何燃燒裝置的煙氣。含氨溶液可以是包括氨的任何類型的溶液,例如液體溶液,特別是水溶液。含氨溶液中的氨可以例如呈銨離子和/或溶解的分子氨的形式。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(gòu)成。含氨溶液還可包括用于提高由含氨溶液對CO2的捕獲中涉及的反應(yīng)動力學(xué)的促進劑。例如,促進劑可包括胺(例如哌嗪)或酶(例如，碳酸酐酶或其類似物)，其可以呈溶液形式或固定在固體或半固體表面上。通過含氨溶液從工藝氣體中捕獲CO2可通過含氨溶液吸收或溶解例如呈溶解的分子CO2、碳酸鹽或碳酸氫鹽形式的任何形式的CO2。可存在于含氨溶液中的非揮發(fā)性化合物可包括諸如硫酸銨鹽的鹽、諸如硒、鎂等的金屬、以及固體。形成于含氨溶液中的固體可以是鹽，例如碳酸銨和碳酸氫銨，特別是碳
酸氫銨。二氧化碳去除系統(tǒng)包括管道，該管道連接系統(tǒng)的不同部分且被布置成允許含氨溶液和工藝氣體分別根據(jù)需要流過系統(tǒng)。管道可視情況包括閥門、泵、噴嘴等，以分別控制含氨溶液和工藝氣體等的流動。當(dāng)含氨溶液被稱為“貧CO2的”時，例如在接觸二氧化碳捕獲系統(tǒng)中的工藝氣體時或在再生之后，這暗示含氨溶液就二氧化碳而言是不飽和的，并且可因此從工藝氣體捕獲更多二氧化碳。當(dāng)含氨溶液被稱為“富CO2的”時，例如在接觸二氧化碳捕獲系統(tǒng)中的工藝氣體之后或在再生之前 ，這暗示吸收劑溶液是飽和的，或者至少比貧溶液更飽和，或者就二氧化碳而言是過度飽和的，并且可因此在能夠從工藝氣體捕獲更多二氧化碳之前需要被再生，否則二氧化碳可沉淀為固體鹽。術(shù)語“非揮發(fā)性組分或化合物”在這里意圖與具有高于水的沸點溫度(即，在大氣壓下高于100°C )的沸點或升華溫度的化合物有關(guān)。通常，水將以氣相和液相兩者存在于氣液分離裝置中。產(chǎn)生富CO2工藝流的設(shè)備通?？砂ㄕ羝到y(tǒng)。蒸汽系統(tǒng)可包括連結(jié)到用于發(fā)電的一個或多個發(fā)電機的一個或多個蒸汽渦輪?？赡芊奖愕氖鞘褂迷O(shè)計成在不同蒸汽壓力下操作的至少三個串聯(lián)連結(jié)的渦輪。這些渦輪可分別被稱為高壓渦輪、中壓渦輪和低壓渦輪。在經(jīng)過低壓渦輪之后，蒸汽可在發(fā)電設(shè)備的冷凝器中冷凝。來自鍋爐的蒸汽在經(jīng)過高壓渦輪之前通?？删哂?50-350巴的壓力。高壓渦輪和中壓渦輪之間的蒸汽被稱為高壓蒸汽，并且通?？删哂?2-250巴的壓力。中壓渦輪和低壓渦輪之間的蒸汽被稱為中壓蒸汽，并且通?？删哂?-62巴(例如5-10巴)的壓力和在154°C與277°C (310 ° 與530 0F )之間的溫度。在經(jīng)過低壓渦輪之后的蒸汽被稱為低壓蒸汽，并且通?？删哂?.01-5巴(例如3-4巴)的壓力和在135°C與143°C (275 ° 與290 0F )之間的溫度。因此，如在本公開中所引用的，低壓蒸汽具有0.01-5巴(例如3-4巴)的壓力和在135°C與143°C (275 ° 與290 0F )之間的溫度，中壓蒸汽具有5-62巴(例如5-10巴)的壓力和在154°C與277°C (310 °卩與530 T )之間的溫度，并且高壓蒸汽具有62-250巴的壓力。氣液分離裝置可允許含氨溶液的高溫沸點組分(即，非揮發(fā)性組分，例如鹽、金屬和可能地水)從含氨溶液的循環(huán)流中被去除，同時最小化低溫沸點組分(即，揮發(fā)性組分，例如氨及其衍生物)的損失。氣液分離裝置可包括用于允許氣相和液相之間的相互作用或接觸的任何類型的裝置，例如填充床或蒸餾塔板，以下稱之為傳質(zhì)裝置(MTD)。氣液分離裝置可以例如包括汽提塔，其被構(gòu)造成接收循環(huán)的含氨溶液流的一部分并加熱溶液以便形成包括溶液的低沸點組分(例如氨)的蒸氣的氣相和包括溶液的高沸點組分的液相。汽提塔可以例如被構(gòu)造成由低壓或高壓蒸汽或由再沸器中的電熱裝置加熱?？赡芊奖愕氖窃试S汽提塔至少部分地由再生器的底流(即液相)加熱。加熱可經(jīng)由熱交換器例如在汽提塔的再沸器中進行。因此，再生(即，貧CO2)的含氨溶液可以在汽提塔中用作加熱介質(zhì)，從而減少對外部加熱的需要，并且因此節(jié)約了系統(tǒng)的總能量。底流通?？删哂?00°C以上的溫度和在10與30巴之間的壓力。汽提塔可優(yōu)選地相比CO2吸收器和再生器尺寸較小。汽提塔的體積流量可以小于CO2吸收器或再生器的體積流量的25%，例如在CO2吸收器或再生器的體積流量的0.01至25%、1-10%或2-5%的范圍內(nèi)。這樣的小型汽提塔的投資成本通常將占CO2去除系統(tǒng)的總投資成本的非常低的比例。用于氣液分離裝置的含氨溶液可接收自并再引入沿含氨溶液的循環(huán)的任何位置。用于氣液分離裝置的含氨溶液可以例如為貧CO2含氨溶液或富CO2含氨溶液。氣液分離裝置可被構(gòu)造成從循環(huán)的含氨溶液流接收貧CO2含氨溶液。氣液分離裝置可例如被構(gòu)造成從再生器接收貧CO2含氨溶液。再生過程通常在高溫高壓下進行，例如2-150巴、優(yōu)選地10-30巴的壓力。該壓力可借助于布置成與再生器連接的高壓泵形成。由于再生器中和當(dāng)離開再生器時的貧溶液的溫度高，因而需要在汽提塔中加入相對少量的熱量，以便將作為氣相的揮發(fā)性組分與作為液相的非揮發(fā)性組分分離。由于熱量要求低，因而加熱可以例如由電氣裝置進行。在其它情況中，可能有利的是從再生器布置熱交換器網(wǎng)絡(luò)的其它位置接收貧CO2含氨溶液。流溫度將在10-150°c的范圍內(nèi)。在帶有可允許更平穩(wěn)操作的更高的可用凈正吸入壓頭的傳輸泵中可能顯露出優(yōu)點。在這樣的情況中，進料/底流交換器可用來降低氣液分離裝置的熱量要求。備選地，氣液分離裝置可被構(gòu)造成從循環(huán)的含氨溶液流接收富CO2含氨溶液。氣液分離裝置可例如被構(gòu)造成從CO2吸收器接收富CO2含氨溶液。由于在CO2吸收器中和離開CO2吸收器的含氨溶液的壓力低，通常在1-2巴的范圍內(nèi)，因而可以在相對低的溫度(例如，大約在1-2巴的壓力下的水的沸點溫度或剛好高于該溫度)下滿足汽提塔的熱量要求。因此，汽提塔的加熱要求可以通過例如低壓蒸汽或其它低品位熱能提供。當(dāng)含氨溶液已在氣液分離裝置中分離時，通常包括水或低氨含量水溶液的貧氨液相和非揮發(fā)性組分被丟棄或在CO2去除系統(tǒng)中的其它地方再循環(huán)。通常包括氨、CO2和水蒸氣的富氨氣相被再引入循環(huán)的含氨溶液流中，從而導(dǎo)致循環(huán)的含氨溶液中氨濃度的增加和非揮發(fā)性組分的濃度的減小。氣液分離裝置可被構(gòu)造用于含氨溶液的分離，該溶液是含水的，并且其中含氨溶液的水的大部分(即，超出50%，例如超出60%、70%、80%或90%)被分離成富氨氣相，而含氨溶液的水的一小部分被分離成包括非揮發(fā)性化合物的液相。因此，從含氨溶液中損失掉較少的水和溶液體積。備選地，氣液分離裝置可被構(gòu)造用于含氨溶液的分離，該溶液是含水的，并且其中含氨溶液的水的一小部分被分離成富氨氣相，而含氨溶液的水的大部分(即，超出50%，例如超出60%、70%、80%或90%)被分離成包括非揮發(fā)性化合物的液相。因此，可以去除例如從工藝氣體引入到含氨溶液的過量的水。除了從含氨溶液去除非揮發(fā)性化合物之外或備選地，氣液分離裝置可因此控制和調(diào)整含氨溶液的水平衡。富氨氣相可優(yōu)選地被再引入含氨溶液流中，其中，在汽提塔中用于產(chǎn)生富氨氣相的熱量代替在另一工藝步驟(例如再生)中的熱量要求的一部分。因此，氣液分離裝置可被構(gòu)造成將富氨氣相再引入再生器中或再引入被導(dǎo)向再生器或可重復(fù)使用熱量的系統(tǒng)中的其它地方的含氨溶液流中。來自氣液分離裝置的貧氨液相可被丟棄，例如釋放到公用污水系統(tǒng)等，或再引入到系統(tǒng)。無論如何，可能方便的是將離開氣液分離裝置的貧液相的pH值調(diào)整至相對中性的pH值，例如在6和12之間的pH值，例如，在7和11之間或在7和9之間，例如約8。這樣貧液相也可以是低腐蝕性的。另外，氣液分離裝置中的含氨溶液在7-11或7-9的范圍內(nèi)的中性或堿性的pH值可以改進諸如氨的揮發(fā)性組分從液相向氣相的轉(zhuǎn)變，由此可降低對氣液分離裝置的加熱要求。當(dāng)汽提掉含氨溶液的氨鹽的氨部分時，可通過形成例如硫酸而降低PH值。因此可能方便的是，在含氨溶液離開氣液分離裝置之前已經(jīng)調(diào)整了含氨溶液的pH值，例如通過將堿性材料(即堿性添加劑)在含氨溶液進入氣液分離裝置之前或之時或在氣液分離裝置內(nèi)(例如添加到氣液分離裝置的液體貯槽)添加到含氨溶液。堿性材料的添加可以便利地基于例如在下列時間對含氨溶液的pH測量而調(diào)節(jié):在進入氣液分離裝置之前，在添加堿性材料之前或之后；在氣液分離裝置內(nèi)的任何階段，在添加堿性材料之前或之后，例如在貯槽中；或者在作為氣體或液體離開氣液分離裝置之后。可能例如方便的是測量離開氣液分離裝置的貧氨液相的PH值。氣液分離裝置可因此包括布置成測量貧氨液相的PH值的pH傳感器?？赡芊奖愕氖菍⒊室后w形式的堿性添加劑添加到含氨溶液，以便有利于與溶液混
八
口 ο堿性添加劑可例如包括氫氧化鈉(NaOH)和/或氫氧化鉀(KOH)。氣液分離裝置可在CO2去除系統(tǒng)中實現(xiàn)，該系統(tǒng)還包括用于從已在CO2吸收器中處理的工藝氣體去除殘余氨的水洗步驟。因此，該系統(tǒng)還可包括氨吸收布置，其包括:氨吸收器，被構(gòu)造成從CO2捕獲布置接收貧CO2氣體流且使氣體流與具有小于5%重量的氨濃度的含水洗液流接觸,使得氨被吸收在所述含水洗液流中以形成富氨洗液；以及洗滌氣液分離裝置，被構(gòu)造成從氨吸收器接收富氨洗液并將接收的洗液分離成富氨氣相和貧氨液相。洗滌氣液分離裝置(以下也稱為第一氣液分離裝置)可以例如是汽提塔和/或可以類似于以上討論的用于去除非揮發(fā)性化合物的氣液分離裝置(以下也稱為第二氣液分離裝置)。然而，洗滌氣液分離裝置的流的體積容量可顯著更高，例如根據(jù)需要為兩倍高或四倍高。來自第一氣液分離裝置的富氨氣相通?？砂?-5摩爾氨/千克水。約3-5mol/kg的較高范圍可借助于冷凝器實現(xiàn)，該冷凝器將水蒸氣中的一些冷凝并使其再循環(huán)至第一氣液分離裝置。
可能方便的是將第一氣液分離裝置與第二氣液分離裝置一體化，特別是若它們在例如1-10巴(例如1-5或1-2巴)的類似壓力下操作。來自第一氣液分離裝置的富氨氣相可被傳遞到第二氣液分離裝置并且在那里用來幫助從液體中去除氨和其它揮發(fā)物。進入第二氣液分離裝置的含氨溶液通?？删哂?-14摩爾氨/千克溶液的氨含量，由此，離開第二氣液分離裝置的氣相可具有甚至更高的氨濃度，該濃度是比來自第一氣液分離裝置的氣相中高得多的含量，從而允許來自第一氣液分離裝置的氣相幫助從第二氣液分離裝置中的液體去除氨和其它揮發(fā)物。另外，來自第一氣液分離裝置的氣相可將熱量添加到第二氣液分離裝置，從而顯著降低第二氣液分離裝置的加熱要求。預(yù)見性實驗已顯 示，到第二氣液分離裝置的能量輸入可通過這種方式減少50%以上。這種一體化的額外的潛在優(yōu)點包括:
用于第二氣液分離裝置的相對較小的再沸器；
第二氣液分離裝置的相對微小的能量損耗；
第一氣液分離裝置在不受第二氣液分離裝置的任何影響的情況下操作；
第一和第二氣液分離裝置對于在塔頂段中處于冷凝相的碳酸氫銨具有最低的溶解指數(shù)和因此就堵塞、結(jié)垢等而言最佳的操作預(yù)期，因為塔頂段中的氨濃度在第一氣液分離裝置中保持較低且在第二氣液分離裝置中被第一氣液分離裝置塔頂氣體稀釋；
對于低壓級聯(lián)的一體化備選方案，例如第二氣液分離裝置在大氣壓下操作，而第一氣液分離裝置在略微升高的壓力下操作；
操作靈活性:通過用塔頂?shù)谝粴庖悍蛛x裝置提高第二氣液分離裝置的性能，即在塔頂?shù)谝粴庖悍蛛x裝置中作為“汽提蒸汽”流過更多水蒸氣。這預(yù)先假定第一氣液分離裝置的足夠的備用容量，但允許第二氣液分離裝置再沸器的緊湊設(shè)計。為了更好利用來自第一氣液分離裝置的塔頂氣體(即，富氨氣相)，特別是在以上剛剛討論的實施例中，氣體可以便利地被允許在第二氣液分離裝置的MTD處或下方進入第二氣液分離裝置，從而使得氣體能夠上升通過MTD，在MTD中與液體溶液相遇，并且汽提具有在其中的任何氨的至少一部分的所述溶液。如上文所討論的，氨吸收器以及第一氣液分離裝置可具有比第二氣液分離裝置更高的流通能力。因此，來自氨吸收器的含水洗液可具有為進入第二氣液分離裝置的含氨溶液的流率的至少兩倍、四倍、十倍、十五倍或20倍的流率。通常，來自氨吸收器的含水洗液可具有為在進入第二氣液分離裝置的含氨溶液的流率的10和100倍之間(例如在15和50倍之間或15和30倍之間)的流率。另外或備選地，這兩個氣液分離裝置可由被構(gòu)造成從氨吸收器接收富氨洗液的至少一部分的第二氣液分離裝置一體化。第二氣液分離裝置可因此根據(jù)需要幫助第一氣液分離裝置從洗液去除氨和其它揮發(fā)性化合物。另外或備選地，這兩個氣液分離裝置可通過在重新進入循環(huán)的含氨溶液之前結(jié)合來自相應(yīng)裝置的兩個富氨氣相而一體化，例如以便降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和減少管道的數(shù)量。第二氣液分離裝置可備選地或另外設(shè)有兩個不同的級，例如兩部分，每個部分包括MTD，其中第一級可被構(gòu)造成接收循環(huán)的含氨溶液流的一部分并將其分離成富氨氣相和貧氨液相，富氨氣相被再引入循環(huán)的含氨溶液流中；并且第二級可被構(gòu)造成從第一級接收貧氨液相并將所述液相分離成基本上由水蒸氣組成的氣相和包括非揮發(fā)性化合物的液相。通常，第一級可定位在第二級上方并與第二級液體接觸，使得第一級的氣相可借助于重力或通過泵幫助而下降至第二級中。含氨溶液流可以例如進入在第一級的MTD中或上方的第二氣液分離裝置(例如汽提塔)，在此，它可與被例如低壓蒸汽流加熱至第一級溫度的來自第一級的貯槽的煙霧相互作用。含氨溶液的揮發(fā)性化合物(例如氨和CO2)可作為氣相離開第一級，而第一級液相可被導(dǎo)引至第二級的MTD，在此，它與被例如低壓蒸汽流加熱至第二級溫度的來自第二級的貯槽的相遇煙霧相互作用，第二級溫度便利地高于第一級溫度，從而允許更多的化合物作為主要由水蒸氣組成的第二級氣相離開氣液分離裝置。包括非揮發(fā)性化合物的第二級液相可離開氣液分離裝置。因此，接收的含氨溶液可以是含水的，并且含氨溶液的水的大部分水可被分離成第二級的氣相，含氨溶液的水的一小部分可被分離成包括非揮發(fā)性化合物的液相，并且含氨溶液的水的另一小部分可被分離成富氨氣相。當(dāng)然，同樣包括兩級分離裝置的CO2去除系統(tǒng)還可包括如上文所討論的氨吸收布置、CO2捕獲布置和/或再生布置。一體化第一和第二氣液分離裝置(特別是在使用如以上所討論的兩級第二氣液分離裝置時)的附加或備選方式是在第一氣液分離裝置中再利用來自第二氣液分離裝置的第二級的氣相的至少一部分。主要由水蒸氣組成的第二級氣相可以例如被導(dǎo)引至貯槽或進入第一氣液分離裝置的MTD中或下方，在此，它可代替第一氣液分離裝置的外部加熱中的一些，從而降低整個CO2去除系統(tǒng)的加熱要求。備選地或另外，來自第二級的氣相的至少一部分可在系統(tǒng)內(nèi)的其它地方使用以提供加熱。主要參照圖1，現(xiàn)在將描述包括汽提塔41的(第二)氣液分離裝置40。汽提塔41可被構(gòu)造為例如大體上圓柱形的鋼容器，該容器被構(gòu)造成在預(yù)定壓力范圍內(nèi)操作。汽提塔41優(yōu)選地配有一個或多個合適的傳質(zhì)裝置(MTD)42。MTD可以是例如浮閥塔板、篩板塔板、結(jié)構(gòu)化填料、松散填料或其它合適的填料材料、或它們的組合。加熱系統(tǒng)/裝置43可設(shè)置在汽提塔41中以用于加熱由汽提塔接收的含氨溶液。汽提塔41優(yōu)選地被構(gòu)造成為含氨溶液提供足夠的熱量，使得低沸點組分(例如NH3和CO2)被傳遞到氣相，而高沸點組分(例如鹽和金屬)在汽提塔的底部被收集在液相中。通常，氣相和液相將包括水，并且相對于水在液相中的比例的水在氣相中的比例可取決于加熱的量。含氨溶液可經(jīng)由例如再沸器被適當(dāng)?shù)丶訜?。再沸器可使用例如電生成的熱量或蒸汽或從CO2去除系統(tǒng)4的另一部分供應(yīng)的其它熱流體(例如熱煙氣或熱的貧CO2溶液)加熱。類似地，再沸器可經(jīng)由從CO2去除系統(tǒng)4的外部源(例如，在發(fā)電系統(tǒng)或煙氣凈化系統(tǒng)內(nèi)的一些源)供應(yīng)的蒸汽加熱。熱量可由能夠在高于水在汽提塔的操作壓力下的沸點溫度的溫度下提供熱量的任何加熱裝置供應(yīng)。由于汽提塔尺寸通常相對較小，因而其可由多種不同方法中的任一種加熱，包括如上所述在再沸器中的蒸汽，而且也通過新蒸汽注入(即，將蒸汽直接注入汽提塔的底部)、通過電力、或通過其它熱介質(zhì)，例如熱煙氣或熱冷凝物或如上文所討論的來自第一氣液分離裝置的熱塔頂氣相。如果汽提塔通過新蒸汽注入而加熱，則來自注入蒸汽的冷凝水可在汽提塔底部與液相收集在一起。新蒸汽注入是高效的且省去了再沸器。
汽提塔41被構(gòu)造成經(jīng)由氣體出口 44排放包括諸如NH3和CO2的揮發(fā)性化合物的氣相并經(jīng)由液體出口 45排放包括非揮發(fā)性組分的液相。汽提塔可被布置成在汽提塔的底部產(chǎn)生包括小于5%重量的NH3 (例如，小于4%重量、3%重量、2%重量或1%重量的NH3)的液相46。優(yōu)選地，汽提塔41可布置成在汽提塔的底部產(chǎn)生基本上不含NH3和CO2的液相46。在汽提塔的底部收集的液相46通常具有在大約或略低于水在相關(guān)壓力下的沸點溫度的范圍內(nèi)的溫度，例如在大氣壓下約80-100°C?？商峁峤粨Q器47以在含氨溶液被引入汽提塔41之前將熱量從自汽提塔的底部去除的液相46傳遞至自循環(huán)的離子含氨溶液流接收的含氨溶液(且因此將含氨溶液的溫度升高至例如在80-100°C之間的預(yù)定溫度)。根據(jù)在具體CO2去除系統(tǒng)中去除非揮發(fā)性化合物的需求，從循環(huán)的含氨溶液接收的含氨溶液的一部分可在廣泛的范圍內(nèi)變化。合適的部分可基于例如在具體CO2去除系統(tǒng)中的非揮發(fā)物的積聚而計算。該部分也可在系統(tǒng)中變化，使得在例如進入氣體流的濕氣含量中的變化可被補償。該部分可例如占在循環(huán)含氨溶液的總質(zhì)量流率的0.01-25%的范圍內(nèi)，例如在0.01-10%或0.01-5%的范圍內(nèi)。所接收的含氨溶液的部分越小,便可使用越小和成本越低的氣液分離裝置。在具體實施例中，所接收的含氨溶液的部分可在循環(huán)含氨溶液的總質(zhì)量流率的0.05-1%的范圍內(nèi)。氣液分離裝置40被布置成與CO2去除系統(tǒng)的循環(huán)的含氨溶液流流體連接。流體連接可優(yōu)選地包括至少一個流體連接48，其被構(gòu)造成將循環(huán)的含氨溶液流的一部分引導(dǎo)至氣液分離裝置40的液體入口。流體連接可包括泵和可操作用于調(diào)節(jié)供應(yīng)至氣液分離裝置40的含氨溶液的量的流量調(diào)節(jié)裝置。流體連接可優(yōu)選地包括至少一個流體連接49，其被構(gòu)造成將在氣液分離裝置40中產(chǎn)生的氣相從氣液分離裝置40的氣體出口 44導(dǎo)引到CO2去除系統(tǒng)4的循環(huán)的含氨溶液流中。氣液分離裝置40可優(yōu)選地包括至少一個流體連接50，其被構(gòu)造成經(jīng)由液體出口45去除在氣液分離裝置40中產(chǎn)生的液相。由于在CO2去除系統(tǒng)4中循環(huán)的所有含氨溶液均包括水和積聚的非揮發(fā)物，因而用于氣液分離裝置40的含氨溶液可接收自并再引入沿含氨溶液循環(huán)的任何位置。含氨溶液可被接收和/或再引入其中的沿含氨溶液循環(huán)的位置的示例包括CO2吸收器10、再生器
11、第一液體導(dǎo)管12和第二液體導(dǎo)管13，第一液體導(dǎo)管12被構(gòu)造成將富CO2含氨溶液從CO2吸收器運送至再生器，第二液體導(dǎo)管13被構(gòu)造成將貧CO2含氨溶液從再生器運送至CO2吸收器。在一個實施例中，用于氣液分離裝置40的含氨溶液可接收自循環(huán)的含氨溶液流的富CO2部分，例如，接收自在CO2吸收器的底部收集的含氨溶液或接收自構(gòu)造成將富CO2含氨溶液從CO2吸收器運送至再生器的第一液體導(dǎo)管。該實施例的優(yōu)點是，富CO2溶液通常在接近大氣壓的壓力下提供，例如在小于2巴的壓力下。這意味著氣液分離裝置40和流體連接48、49不必被構(gòu)造成在高壓下操作。這還有利于與氨吸收布置的第一氣液分離裝置的一體化，該裝置常常在諸如1-2巴的接近大氣壓的壓力下操作。相比其中含氨溶液在高壓下接收的實施例，這還意味著可在更低溫度下提供為了將含氨溶液分離成液相和氣相所需的熱量。因此，在其中含氨溶液在接近大氣壓的壓力下接收的實施例中，氣液分離裝置40可例如使用低壓蒸汽或電加熱來加熱含氨溶液，以便將含氨溶液分離成液相和氣相。在一個實施例中，用于氣液分離裝置40的含氨溶液可接收自循環(huán)的含氨溶液流的貧CO2部分，例如接收自在再生布置12的再生器25的底部29收集的含氨溶液或接收自液體導(dǎo)管13，該液體導(dǎo)管13被構(gòu)造成將貧CO2含氨溶液從再生器運送至CO2吸收器15。該實施例的優(yōu)點在于，貧溶液通常在高溫下提供，例如在50_200°C的范圍內(nèi)的溫度，因為其已在再生器25中經(jīng)過加熱。這意味著可能需要相對少量的附加熱量，以便將含氨溶液分離成液相和氣相。熱量可例如由中壓蒸汽或由電加熱提供。在一實施例中，由氣液分離裝置40產(chǎn)生的氣相可再引入到再生器中或被構(gòu)造成將溶液流運送至再生器的液體導(dǎo)管中。該實施例的優(yōu)點在于，在氣液分離裝置40中傳遞到氣相的熱量被用來間接降低再生器25的加熱要求。換言之，氣液分離裝置40的能量要求可代替再生器25的能量要求的一部分。因此，在該實施例中，氣液分離裝置40的操作可變得基本上能量中性的。參照圖2，現(xiàn)在將描述包括汽提塔41’的(第二)氣液分離裝置40’的具體實施例。裝置40’與圖1的裝置40基本上相同，但帶有幾個附加特征。除了這些附加特征之外，參考上文關(guān)于圖1的討論。氣液分離裝置40’還包括配量系統(tǒng)101，用于將諸如NaOH(aq)或KOH(aq)溶液的堿性材料添加到由氣液分離裝置40’處理的含氨溶液，以便確保非腐蝕性pH值并改進含氨溶液的揮發(fā)性化合物(例如NH3和CO2)的汽化。配量裝置可被布置成將堿性材料在氣液分離裝置40’中的任何地方添加到含氨溶液，例如到將含氨溶液流導(dǎo)引至汽提塔41’的導(dǎo)管和/或到汽提塔41’的貯槽。根據(jù)圖2所示的實施例，堿性溶液可被添加到將含氨溶液流導(dǎo)引至汽提塔41’的導(dǎo)管和汽提塔41’的貯槽兩者，從而提供改進的靈活性和對汽提塔41’中的含氨溶液的PH值的控制。氣液分離裝置40’還包括布置成測量氣液分離裝置40’中的含氨溶液的PH值的傳感器102，該測量可用來調(diào)節(jié)配量裝置101的配量，使得獲得所需PH值。根據(jù)氣液分離裝置40’的設(shè)計，該傳感器可定位在氣液分離裝置40’中的任何地方，但可能方便的是將其定位成測量包括離開汽提塔41’的非揮發(fā)物的液相的pH值，如圖2所示。這樣，可以確保可能地在額外的處理和凈化之后丟棄并最終釋放到自然環(huán)境的液體的所需PH值，例如中性的pH值。另外，通過測量離開的液相，可以高效地測量散裝液體的pH值，這可能對于減少腐蝕性是方便的。參照圖3，現(xiàn)在將描述包括汽提塔41〃的(第二)氣液分離裝置40〃的具體實施例。裝置40〃與圖1的裝置40基本上相同，但帶有幾個附加特征。除了這些附加特征之外，參考上文關(guān)于圖1的討論。在該實施例中，汽提塔41〃與氨吸收布置60的(第一)氣液分離裝置62 —體化，使得來自氣液分離裝置62的塔頂煙霧(即氣相)被導(dǎo)引至和引入汽提塔41"中。氣相被引入汽提塔41〃的MTD 42中或下方，使得氣體可以上升通過MTD 42，從而遇到在MTD 42中下落的液體并汽提掉該液體的揮發(fā)物。氣相通常具有約4重量摩爾(molal)的氨含量，其低于進入汽提塔41"中的循環(huán)含氨溶液的氨含量，從而允許其幫助含氨溶液的汽提。根據(jù)圖3所示實施例，MTD 42由兩個單獨的MTD部分42a和42b組成，并且來自氣液分離裝置62的氣相在上MTD部分42a下方和下MTD部分42b上方進入。另外，根據(jù)圖3所示實施例，塔頂煙霧經(jīng)由冷凝器63經(jīng)過，以便在煙霧中的揮發(fā)物進入汽提塔41〃中之前升高它們的濃度。在冷凝器63之前的煙霧通常具有1-2摩爾重量的NH3濃度，而在冷凝器63之后的煙霧通常具有3-5摩爾重量的NH3濃度。通常為基本純凈的水的液體冷凝物可返回到氣液分離裝置62以便再利用。CO2去除系統(tǒng)4的總能量效率可因此降低，并且可在尺寸上減小汽提塔41〃的加熱器/再沸器43。參照圖4，現(xiàn)在將描述包括汽提塔41〃’的(第二)氣液分離裝置40〃’的具體實施例。裝置40〃’與圖1的裝置40基本上相同，但帶有幾個附加特征。除了這些附加特征之夕卜，參考上文關(guān)于圖1的討論。圖4所示實施例的氣液分離裝置40〃’包括汽提塔41〃’，其被劃分成兩個級或隔室103和104，包括上MTD 42a的呈上隔室103形式的第一級以及包括下MTD 42b的呈下隔室104形式的第二級。來自循環(huán)的含氨溶液流的含氨溶液進入優(yōu)選地在上MTD 42a上方的上隔室103，并且被分離成包括諸如NH3和CO2以及一些水蒸氣的揮發(fā)性化合物的氣相。揮發(fā)物氣相可返回至循環(huán)的含氨溶液流，如關(guān)于其它實施例所討論的。包括非揮發(fā)性化合物和水的上隔室103的液相可例如優(yōu)選地在下MTD 42b上方進入下隔室104，例如由導(dǎo)管105從上隔室103的貯槽導(dǎo)引至下隔室104。在下隔室104中，來自上隔室103的液相被分離成主要由水蒸氣組成(因為揮發(fā)性化合物已在上隔室103中被去除)的氣相和包括非揮發(fā)物和一些水的液相，其可被丟棄或處理，如關(guān)于其它實施例所討論的。進入上隔室103的含氨溶液通常被加熱至比進入下隔室104的液體更低的溫度，例如加熱至在水的沸點溫度處或以下的溫度，進入下隔室104的液體可被加熱至水的沸點溫度，以便產(chǎn)生水蒸汽。因此，下隔室104的加熱能量要求通常高于或遠(yuǎn)高于(例如兩倍高或以上)上隔室103的加熱能量要求。加熱可由兩個級103和104的單獨的加熱器/再沸器或如圖4所示由單個加熱器/再沸器43提供。由下級104產(chǎn)生的水蒸氣或蒸汽可被導(dǎo)引至氨吸收布置60的(第一)氣液分離裝置62，從而使汽提塔41〃’與氣液分離裝置62 —體化。在氣液分離裝置62中，蒸汽可用來增加加熱能至氣液分離裝置62，從而減少對氣液分離裝置62的外部加熱能的需要并降低對氣液分離裝置62的加熱器/再沸器106的要求。如圖4所示，蒸汽可用于通過將蒸汽直接引入氣液分離裝置62中(優(yōu)選地在其中MTD下方)而加熱，或者其可用作在氣液分離裝置62的加熱器/再沸器106中的加熱介質(zhì)。CO2去除系統(tǒng)4的總能量效率可因此降低，并且可在尺寸上減小氣液分離裝置62的加熱器/再沸器106。主要參照圖5和圖6，提出了包括氣液分離裝置40的如上所述的CO2去除系統(tǒng)4，氣液分離裝置40包括汽提塔41，其被構(gòu)造成通過如上文詳細(xì)描述那樣汽提而從循環(huán)的離子溶液中去除水和非揮發(fā)物。圖5是一實施例的示意圖，其中接收的含氨溶液為來自CO2吸收器15的底部20的富CO2含氨溶液，且其中氣相被再引入再生器25中。在圖5的實施例中，氣液分離裝置40包括汽提塔41。汽提塔41可被構(gòu)造為例如大體圓柱形的鋼容器，該容器被構(gòu)造成在約1-5巴的壓力范圍內(nèi)操作。汽提塔41優(yōu)選地配有一個或多個合適的傳質(zhì)裝置(MTD)42。MTD可以是例如浮閥塔板、篩板塔板、結(jié)構(gòu)化填料、松散填料或其它合適的填料材料、或它們的組合。加熱系統(tǒng)/裝置43可設(shè)置在汽提塔41中以用于加熱由汽提塔接收的離子溶液。加熱系統(tǒng)可由低壓蒸汽(通常帶有在4-8巴的范圍內(nèi)的壓力)或者若所需熱量過低以至于不能證明低壓蒸汽的基礎(chǔ)設(shè)施合理時經(jīng)由電加熱裝置/系統(tǒng)來加熱。汽提塔41優(yōu)選地被構(gòu)造成為含氨溶液提供足夠的熱量，使得在1-5巴的范圍內(nèi)的壓力下，諸如NH3和CO2的低沸點組分被傳遞到氣相，而諸如鹽和金屬的高沸點組分被收集在汽提塔41的底部46處的液相中。汽提塔41被構(gòu)造成經(jīng)由氣體出口 44排放主要包括NH3和CO2的氣相并經(jīng)由液體出口 45排放主要包括水的液相。汽提塔41被構(gòu)造成接收在CO2吸收器15的底部收集的富CO2含氨溶液。來自CO2吸收器15的富含氨溶液被供應(yīng)至汽提塔41的速率(進料速率)為例如貧CO2含氨溶液被供應(yīng)至CO2吸收器15的進料速率的大約0.5%至2.0%。接收自CO2吸收器15的含氨溶液經(jīng)由液體/氣體MTD 42優(yōu)選地在逆流中與供應(yīng)至或生成于汽提塔41的底部中的上升蒸氣接觸。在汽提塔41內(nèi)向下流動的含氨溶液中的氨和CO2的平衡分壓與在上升蒸氣相中的氨和CO2的蒸氣壓力之間的差值導(dǎo)致氨和CO2從液相向蒸氣相的轉(zhuǎn)變。因此，非揮發(fā)物和一些水收集在汽提塔41的底部46處且可在不放掉氨的情況下容易地從那里去除。包括汽提掉的氨和CO2以及殘余量的蒸汽的氣相經(jīng)由汽提塔的頂部處的氣體出口 44離開汽提塔41。收集在CO2吸收器15的底部20處的液相通常具有在10-30°C的范圍內(nèi)的溫度。收集在汽提塔41的底部46處的液相通常具有在80-150°C的范圍內(nèi)(例如在95_125°C的范圍內(nèi))的溫度?？商峁峤粨Q器47以在含氨溶液被引入汽提塔41中之前將熱量從自汽提塔41的底部去除的液相傳遞到自CO2吸收器15接收的含氨溶液(并因此將含氨溶液的溫度升高至例如在50-150°C的范圍內(nèi)的預(yù)定溫度，例如60-120°C )。來自汽提塔41的氣相(C02、NH3、水蒸氣)可以部分地或完全地被送往再生布置12的再生器25。由于汽提塔41可以在與其所連接到的吸收器的壓力對應(yīng)的1-5巴的范圍內(nèi)的壓力下操作，并且再生器可在更高的壓力下操作，因而可能方便的是將氣相再引入到例如在再生器的進料泵上游的循環(huán)含氨流中。在汽提塔41的底部46處收集的液相將優(yōu)選地為NH3和CO2含量低的非揮發(fā)物的水溶液。根據(jù)液相中的殘余氨含量，其可被送到洗滌水汽提塔或直接送到界區(qū)(BL)。在該實施例中，投入的熱量基本上(如果不完全)在再生器容器25中和/或在小型進料/流出物熱交換器47中回收。因此可降低通常由低壓(4-8巴)蒸汽提供的再生器25的加熱要求。圖6是一實施例的示意圖，其中接收的含氨溶液為來自再生器25的底部29的貧CO2離子溶液，且其中形成的氣相被再引入再生器25中。在圖6的實施例中，氣液分離裝置40包括汽提塔41。汽提塔41可被構(gòu)造為例如大體圓柱形的鋼容器，該容器被構(gòu)造成在約10-30巴的壓力范圍內(nèi)操作。汽提塔41優(yōu)選地配有一個或多個合適的傳質(zhì)裝置(MTD)42。MTD可以是例如浮閥塔板、篩板塔板、結(jié)構(gòu)化填料、松散填料或其它合適的填料材料、或它們的組合。加熱系統(tǒng)/裝置43可設(shè)置在汽提塔41中以用于加熱由汽提塔接收的含氨溶液。加熱系統(tǒng)可由中壓蒸汽(通常帶有在10-30巴的范圍內(nèi)的壓力)或者若所需熱量的量過低以至于不能證明中壓蒸汽的基礎(chǔ)設(shè)施合理時經(jīng)由電加熱裝置/系統(tǒng)來加熱。汽提塔41優(yōu)選地被構(gòu)造成為含氨溶液提供足夠的熱量，使得在10-30巴的范圍內(nèi)的壓力下，低沸點組分(例如NH3和CO2)被傳遞到氣相，而高沸點組分(例如鹽和金屬)在汽提塔的底部被收集在液相中。汽提塔41被構(gòu)造成經(jīng)由氣體出口44排放包括NH3和CO2的氣相并經(jīng)由液體出口 45排放包括非揮發(fā)物的液相。汽提塔41被構(gòu)造成從再生器25接收貧含氨溶液。來自再生器25的貧含氨溶液被供應(yīng)至汽提塔41的速率(進料速率)為例如富含氨溶液被供應(yīng)至再生器25的進料速率的大約0.5%至2.0%。接收自再生器25的離子溶液經(jīng)由液體/氣體MTD 42優(yōu)選地在逆流中與供應(yīng)至或生成于汽提塔容器41的底部46中的上升蒸氣接觸(上升蒸氣應(yīng)當(dāng)足夠)。在汽提塔容器41內(nèi)向下流動的含氨溶液中的氨和CO2的平衡分壓與在上升蒸氣相中的氨和CO2的蒸氣壓力之間的差值導(dǎo)致氨和CO2從液相向蒸氣相的轉(zhuǎn)變。結(jié)果，水和非揮發(fā)物收集在汽提塔41的底部并且可在不放掉氨的情況下容易地從那里去除。包括汽提掉的氨和CO2以及水蒸氣的氣相經(jīng)由汽提塔的頂部處的氣體出口 44離開汽提塔。在再生器25的底部29收集的液相通常具有在100_150°C的范圍內(nèi)的溫度。在汽提塔41的底部46收集的液相通常具有在150-250°C的范圍內(nèi)的溫度。可提供熱交換器47以在含氨溶液被引入汽提塔41之前將熱量從自汽提塔41的底部去除的液相傳遞至自再生器25接收的含氨溶液(且因此將含氨溶液的溫度升高至例如在150-200°C之間的預(yù)定溫度)。來自汽提塔41的氣相(C02、NH3、水蒸氣)被部分或完全地送回到再生器25。在汽提塔41的底部46收集的液相將優(yōu)選地為NH3和CO2含量低的非揮發(fā)物的水溶液。根據(jù)水溶液中的殘余氨含量，其可被送到洗滌水汽提塔或直接送到界區(qū)(BL)。在該實施例中，投入的熱量基本上(如果不完全)在再生器容器25中和/或在小型進料/流出物熱交換器47中回收。因此可降低通常由低壓(4-8巴)蒸汽提供的再生器的加熱要求。參照圖7，CO2去除系統(tǒng)可以可選地進一步包括氨吸收布置，其操作用于去除離開CO2捕獲布置11的CO2吸收器15的氣體流中存在的痕量NH3。圖7中示意性地示出了氨吸收布置的不例。水洗系統(tǒng)60通常包括氨吸收器61 (文中稱為NH3吸收器)和(第一)氣液分離裝置62 (文中稱為NH3汽提塔)。在水洗過程期間，水或具有小于5%重量的NH3濃度的水溶液的流在NH3吸收器61和NH3汽提塔62之間循環(huán)。在NH3吸收器61中，來自CO2吸收器15的CO2耗盡的氣體流被與水或具有小于5%重量的NH3濃度的水溶液的流接觸，使得NH3在水或水溶液的所述流中被吸收。在NH3吸收器中使用的水或水溶液的至少一部分被抽出并供應(yīng)至NH3汽提塔62。在NH3汽提塔62中，包括NH3的氣相與水或水溶液分離并從氨吸收布置60中被去除。除了 NH3之外，來自NH3汽提塔62的氣相還可包括水蒸氣、CO2和其它低沸點污染物。包括NH3的分離的氣相可返回至CO2去除系統(tǒng)4的含氨溶液，例如返回至再生器25，以最小化NH3自系統(tǒng)的損耗。然而，根據(jù)圖7所示的本發(fā)明的實施例，來自NH3汽提塔62的氣相經(jīng)由用于去除其中一些水蒸氣的冷凝器63被導(dǎo)引至和引入(第二)氣液分離裝置41中，并且可在那里用來從循環(huán)的含氨溶液汽提揮發(fā)性化合物，如上文關(guān)于本發(fā)明的實施例所討論的。NH3已從其中分離的水或水溶液可再循環(huán)至NH3吸收器61以用于從氣體流捕獲更多的NH3。在圖7中大體描述的實施例中，氨吸收布置60包括冷凝器63，其被構(gòu)造成接收由NH3汽提塔62產(chǎn)生的氣體流并冷凝包括于其中的水蒸氣。優(yōu)選地不帶有或帶有少量NH3且在冷凝器63中收集的含水冷凝物返回至NH3汽提塔62，以用于進一步去除留在其中的任何NH3并最終返回至氨吸收器61以用作洗滌水。圖7中示出的實施例的汽提塔41被布置成在1-2巴的壓力下操作并且從CO2捕獲布置11的吸收器15接收富CO2的含氨溶液流。含氨溶液被汽提塔41分離成朝再生布置12再引入到循環(huán)的含氨溶液流中的富NH3和CO2氣相以及包括非揮發(fā)性化合物的液相，該液相因此可從循環(huán)的含氨溶液中去除。汽提塔41的氣相和液相兩者可包括水。分別在氣相和液相中的水的相對量可取決于在汽提塔中進行了多少加熱。加熱越多，越多的水可蒸發(fā)。因此，汽提塔也可用來調(diào)節(jié)循環(huán)的含氨溶液的水平衡。根據(jù)圖7中示出的實施例，汽提塔41還從如上所述的NH3汽提塔62接收塔頂煙霧，即氣相。雖然在汽提塔62的情境中富含NH3,但來自汽提塔62的氣相在汽提塔41的情境中NH3的含量相對稀薄，通常包括3_5摩爾重量(例如約4摩爾重量)的NH3,這可與通常5-15摩爾重量(例如8-14摩爾重量)的循環(huán)含氨溶液的NH3含量相當(dāng)。來自汽提塔62的氣相可因此幫助在汽提塔41中汽提含氨溶液，同時還增加熱能至汽提塔41，從而降低汽提塔41的外部加熱要求。來自汽提塔62的氣相的NH3也將在汽提塔41中與含氨溶液一起被汽提，由此，氨吸收布置60和汽提塔41兩者的結(jié)合的NH3和諸如CO2的其它揮發(fā)物可以一起朝再生布置離開汽提塔4。汽提塔41在圖7的實施例中的使用至少提供了以下優(yōu)點:
從循環(huán)的含氨溶液去除非揮發(fā)性化合物；
從汽提塔41中的汽提塔62回收熱量，從而將汽提塔41的熱量要求降低多達(dá)50% ；
將本來將從系統(tǒng)中損失的氨引導(dǎo)回再生布置；
允許用于汽提過程中的熱量的高效回收。由于回收的氨以熱蒸發(fā)形式被轉(zhuǎn)移回到再生布置，因而在汽提塔41的汽提過程期間消耗的熱量被回收并高效地用于進行CO2捕獲系統(tǒng)的再生，從而代替此處的熱需求的對應(yīng)部分；
.允許系統(tǒng)水平衡的更有效控制。雖然已結(jié)合許多優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可做出各種更改并可用等同物替代本發(fā)明的元件。此外，在不脫離本發(fā)明的 實質(zhì)范圍的情況下，可做出許多修改以使特定的情況或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明意圖不限于作為為了實現(xiàn)本發(fā)明目前設(shè)想到的最佳方式而公開的特定實施例，而是，本發(fā)明還將包括落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實施例。此外，對術(shù)語第一、第二等的使用不表示任何順序或重要性或時間順序，而是，術(shù)語第一、第二等用來區(qū)別一個要素與另一個。
權(quán)利要求
1.一種從CO2去除系統(tǒng)的循環(huán)的含氨溶液流去除非揮發(fā)性化合物的方法，所述系統(tǒng)被布置成通過使氣體流與所述循環(huán)的含氨溶液流接觸而從所述氣體流去除二氧化碳(CO2)，使得CO2被所述含氨溶液流從所述氣體流去除，所述方法包括: 將所述循環(huán)的含氨溶液流的一部分引入氣液分離裝置中； 將所述引入的含氨溶液分離成富氨氣相和包括所述非揮發(fā)性化合物的液相；以及 將所述富氨氣相再引入所述循環(huán)的含氨溶液流中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述循環(huán)的含氨溶液流的所述部分當(dāng)其被引入所述氣液分離裝置中時具有在I至10巴的范圍內(nèi)的壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述循環(huán)的含氨溶液流的所述部分當(dāng)其被引入所述氣液分離裝置中時具有在10至30巴的范圍內(nèi)的壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: CO2捕獲布置，其包括CO2吸收器，所述CO2吸收器被構(gòu)造成接收包含CO2的氣體流并使所述氣體流與所述含氨溶液流接觸，使得CO2被所述含氨溶液流從所述氣體流去除以形成富CO2的含氨溶液流；以及 再生布置，其包括再生器，所述再生器被構(gòu)造成:從所述CO2捕獲布置接收所述富CO2的含氨溶液流；將來自所述含氨溶液的CO2分離以形成貧CO2的含氨溶液流；以及使所述貧CO2的含氨溶液流返回至所述CO2捕獲布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述引入的含氨溶液是來自所述CO2捕獲布置的所述富CO2的含氨溶液流的一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述引入的含氨溶液是來自所述再生布置的所述貧CO2的含氨溶液流的一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述非揮發(fā)性化合物包括鹽和金屬。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氨溶液為含水的，并且其中所述含氨溶液的水的大部分被分離成所述富氨氣相，并且所述含氨溶液的水的一小部分被分離成包括所述非揮發(fā)性化合物的所述液相。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，被引入所述氣液分離裝置中的所述循環(huán)的含氨溶液流的所述部分具有比所述循環(huán)的含氨溶液流的流率小25%體積的流率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氣液分離裝置包括汽提塔。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述汽提塔由具有小于10巴的壓力的蒸汽加熱。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述汽提塔由來自所述再生器的貧CO2含氨溶液加熱。
13.一種用于通過使氣體流與循環(huán)的含氨溶液流接觸使得二氧化碳(CO2)被所述含氨溶液流從所述氣體流去除而從所述氣體流去除CO2的CO2去除系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 氣液分離裝置，其被構(gòu)造成接收所述循環(huán)的含氨溶液流的一部分、將所述接收的含氨溶液分離成富氨氣相和貧氨液相、以及將所述富氨氣相再引入所述循環(huán)的含氨溶液流中，所述氣液分離裝置還被構(gòu)造成接收堿性添加劑以與所述接收的含氨溶液混合。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述貧氨液相具有在7至11的范圍內(nèi)的pH值。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣液分離裝置包括布置成測量所述貧氨液相的PH值的pH傳感器。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述堿性添加劑為液體。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述堿性添加劑包括氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鉀(KOH)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述堿性添加劑被添加到由所述氣液分離裝置接收的所述循環(huán)的含氨溶液流的所述部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣液分離裝置包括汽提塔。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述堿性添加劑被添加至所述汽提塔的貯槽。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣液分離裝置被構(gòu)造成在I至10巴的范圍內(nèi)的壓力下接收所述循環(huán)的含氨溶液流的所述部分。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣液分離裝置被構(gòu)造成在10至30巴的范圍內(nèi)的壓力下接收所述循環(huán)的含氨溶液流的所述部分。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: CO2捕獲布置，其包括CO2吸收器，所述CO2吸收器被構(gòu)造成接收包含CO2的氣體流并使所述氣體流與所述含氨溶液流接觸，使得CO2被所述含氨溶液流從所述氣體流去除以形成富CO2的含氨溶液流；以及 再生布置，其包括再生器，所述再生器被構(gòu)造成:從所述CO2捕獲布置接收所述富CO2的含氨溶液流；將來自所述含氨溶液的CO2分離以形成貧CO2的含氨溶液流；以及使所述貧CO2的含氨溶液流返回至所述CO2捕獲布置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣液分離裝置被構(gòu)造成接收的所述循環(huán)的含氨溶液的所述部分是來自所述CO2捕獲布置的所述富CO2的含氨溶液流的一部分。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣液分離裝置被構(gòu)造成接收的所述循環(huán)的含氨溶液的所述部分是來自所述再生布置的所述貧CO2的含氨溶液流的一部分。
26.一種用于通過使氣體流與循環(huán)的含氨溶液流接觸使得二氧化碳(CO2)被所述含氨溶液流從所述氣體流去除而從所述氣體流去除CO2的CO2去除系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: CO2捕獲布置，其包括CO2吸收器，所述CO2吸收器被構(gòu)造成接收包含CO2的氣體流并使所述氣體流與含氨溶液流接觸，使得CO2被所述含氨溶液流從所述氣體流去除以形成富CO2的含氨溶液流和貧CO2氣體流； 氨吸收布置，其包括: 氨吸收器，其被構(gòu)造成從所述CO2捕獲布置接收所述貧CO2氣體流并使所述氣體流與具有小于5%重量的氨濃度的含水洗液流接觸，使得氨在所述含水洗液流中被吸收以形成富氨洗液，和 第一氣液分離裝置，其被構(gòu)造成從所述氨吸收器接收所述富氨洗液并將所述接收的洗液分離成富氨氣相和貧氨液相；以及 第二氣液分離裝置，其被構(gòu)造成接收所述循環(huán)的含氨溶液流的一部分、將所述接收的含氨溶液分離成富氨氣相和貧氨液相、以及將所述富氨氣相再引入所述循環(huán)的含氨溶液流中，所述氣液分離裝置還被構(gòu)造成從所述第一氣液分離裝置接收所述富氨氣相的至少氣體部分。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二氣液分離裝置被構(gòu)造成從在所述氣液分離裝置的傳質(zhì)裝置中或下方的所述第一氣液分離裝置接收所述富氨氣相的所述至少氣體部分。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氨吸收器的所述洗液流具有為由所述第二氣液分離裝置接收的所述循環(huán)的含氨溶液流的所述部分的流率的至少2倍的流率。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二氣液分離裝置被構(gòu)造成接收的所述含氨溶液是來自所述CO2捕獲布置的所述富CO2的含氨溶液流的一部分。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二氣液分離裝置被構(gòu)造成在I至10巴的范圍內(nèi)的壓力下接收所述循環(huán)的含氨溶液流的所述部分。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二氣液分離裝置還被構(gòu)造成從所述氨吸收器接收所述富氨洗液的至少一部分。
32.一種用于通過使氣體流與循環(huán)的含氨溶液流接觸使得二氧化碳(CO2)被所述含氨溶液流從所述氣體流去除而從所述氣體流去除CO2的CO2去除系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 氣液分離裝置，其被構(gòu)造成接收所述循環(huán)的含氨溶液流的一部分，所述氣液分離裝置包括: 第一級，其被構(gòu)造成接收所述循環(huán)的含氨溶液流的所述部分并將其分離成富氨氣相和貧氨液相，所述富氨氣相被再引入所述循環(huán)的含氨溶液流中，和 第二級，其被構(gòu)造成從所述第一`級接收所述貧氨液相并將所述液相分離成基本上由水蒸氣組成的氣相和包括非揮發(fā)性組分的液相。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收的含氨溶液為含水的，并且其中所述含氨溶液的水的大部分被分離成所述第二級的所述氣相，所述含氨溶液的水的一小部分被分離成包括所述非揮發(fā)性化合物的所述液相，并且所述含氨溶液的水的另一小部分被分離成所述富氨氣相。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 氨吸收布置，其包括: 氨吸收器，其被構(gòu)造成從所述CO2捕獲布置接收所述貧CO2氣體流并使所述氣體流與具有小于5%重量的氨濃度的含水洗液流接觸，使得氨在所述含水洗液流中被吸收以形成富氨洗液，和 第一氣液分離裝置，其被構(gòu)造成從所述氨吸收器接收所述富氨洗液并將所述接收的洗液分離成富氨氣相和貧氨液相； 其中，所述第一氣液分離裝置被構(gòu)造成從所述第二級接收所述氣相的至少一部分。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一氣液分離裝置被構(gòu)造成從在所述第一氣液分離裝置的傳質(zhì)裝置下方的所述第二級接收所述氣相的所述至少一部分。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)被構(gòu)造成允許所述第一氣液分離裝置的所述富氨氣相在被再引入所述循環(huán)的含氨溶液流中之前與所述第一級的所述富氨氣相結(jié)合。
37.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: CO2捕獲布置，其包括CO2吸收器，所述CO2吸收器被構(gòu)造成接收包含CO2的氣體流并使所述氣體流與所述含氨溶液流接觸，使得CO2被所述含氨溶液流從所述氣體流去除以形成富CO2的含氨溶液流； 其中，所述第一級被構(gòu)造成接收的所述含氨溶液是來自所述CO2捕獲布置的所述富CO2的含氨溶液流的一部分。
38.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一級被構(gòu)造成在I至10巴的范圍內(nèi)的壓力下接收所述循環(huán) 的含氨溶液流的所述部分。
全文摘要
一種系統(tǒng)被布置成通過使氣體流與循環(huán)的含氨溶液流接觸使得二氧化碳(CO2)被含氨溶液流從氣體流去除而從氣體流去除CO2。一種從循環(huán)的含氨溶液流去除非揮發(fā)性化合物的方法包括將循環(huán)的含氨溶液流的一部分引入氣液分離裝置中；將引入的含氨溶液分離成富氨氣相和包括非揮發(fā)性化合物的液相；以及將富氨氣相再引入循環(huán)的含氨溶液流中。
文檔編號B01D53/96GK103189126SQ201180054793
公開日2013年7月3日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者J.P.瑙莫維奇, P.U.科斯, M.科赫 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司