用于從胺吸收劑除去熱穩(wěn)定胺鹽的方法
【專利摘要】用于從二氧化碳(CO2)捕集過程所用的胺吸收劑除去熱穩(wěn)定胺鹽的方法和系統(tǒng)，所述方法包括：從CO2捕集過程取出含有熱穩(wěn)定胺鹽的胺吸收劑；使取出的含有熱穩(wěn)定胺鹽的胺吸收劑經(jīng)受殘余CO2除去步驟(117)；使來自殘余CO2除去步驟的胺吸收劑(120)經(jīng)受分離步驟(116)，以將熱穩(wěn)定胺鹽(124)與胺吸收劑分離；和使具有降低的熱穩(wěn)定胺鹽濃度的胺吸收劑(122)返回至CO2捕集過程。
【專利說明】用于從胺吸收劑除去熱穩(wěn)定胺鹽的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
本申請按照35 U.S.C.§ 119(e)要求2011年3月18日提交的題為“METHOD FOR THEREMOVAL OF HEAT STABLE AMINE SALTS FROM AN AMINE ABSORBENT (用于從胺吸收劑除去熱穩(wěn)定胺鹽的方法)”的臨時專利申請序列號61/454，079的權(quán)益，其公開內(nèi)容通過引用而以其全文結(jié)合到本文中。
發(fā)明領(lǐng)域
[0002]提出的本發(fā)明涉及一種用于從二氧化碳(CO2)捕集過程所用的胺吸收劑除去熱穩(wěn)定胺鹽的系統(tǒng)和方法。
[0003]背景
在燃燒設(shè)備(例如與用于為電廠提供蒸汽的鍋爐系統(tǒng)相關(guān)的那些)中燃料(例如煤、油、天然氣、泥煤、廢棄物等)的燃燒中，產(chǎn)生熱的過程氣體(或煙道氣)。這樣的煙道氣通常除了別的以外，還含有二氧化碳(CO2)。向大氣中釋放二氧化碳的不利的環(huán)境影響已被廣泛認(rèn)識，并且已導(dǎo)致開發(fā)適于從產(chǎn)生于上述燃料燃燒的熱過程氣體中除去二氧化碳的過程。
[0004]在用于工業(yè)分離CO2的過程中，包含胺化合物的液體溶液通常用作吸收劑。常用于從氣體流吸收CO2的胺化合物的實例包括單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、二異丙基胺(DIPA)和氨基乙氧基乙醇(二甘醇胺)(DGA)。在工業(yè)設(shè)備中最常用的胺化合物為烷醇胺MEA、DEA和MDEA。
[0005]在吸收過程中， 氣體流中的CO2在液體吸收劑溶液中被捕集。CO2吸收器用于建立合適的條件(溫度、壓力、湍流等)，用于將CO2從混合氣體流化學(xué)吸收到胺吸收劑中。
[0006]隨后使含有吸收的CO2的胺吸收劑再生，從而使吸收的CO2與吸收劑分離，并且再生的吸收劑隨后再次用于CO2吸收過程。因此，形成循環(huán)吸收劑流。通常通過將在汽提塔再沸器中的胺吸收劑加熱至從吸收劑釋放CO2的溫度而實現(xiàn)再生。
[0007]在再生器再沸器中，吸收劑經(jīng)受高溫(通常約115°C或更高)，而在吸收器中，吸收劑暴露于較高O2的環(huán)境。暴露于高溫和/或存在O2的結(jié)果是，吸收劑的胺溶劑可經(jīng)歷降解，從而在液相中形成不期望的降解產(chǎn)物。這些降解產(chǎn)物，稱為熱穩(wěn)定鹽或熱穩(wěn)定胺鹽(HSS)，可在循環(huán)吸收劑流中累積。HSS降低吸收劑的0)2除去效力，因此可優(yōu)選從吸收劑流中除去。HSS除去的常見方法是從循環(huán)吸收劑取出細(xì)分流(slipstream),在回收設(shè)備中使主體吸收劑與HSS分離，和使已分離的胺再循環(huán)返回至循環(huán)吸收劑回路作為回收的吸收劑?；厥赵O(shè)備可由蒸餾、離子交換或電滲析單元組成。
[0008]發(fā)明概述
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于從二氧化碳(CO2)捕集過程所用的所用的胺吸收劑流中除去熱穩(wěn)定鹽(HSS)的改進(jìn)的系統(tǒng)和過程。
[0009]在基于胺的CO2捕集系統(tǒng)中，分離步驟(例如，電滲析(ED))通常用于使胺吸收劑與不期望的HSS分離，以便再循環(huán)捕集過程中的吸收劑。然而，已發(fā)現(xiàn)，胺吸收劑中的CO2可對分離過程(例如電滲析)有害。
[0010]基于胺的CO2捕集系統(tǒng)有時通過一定方式操作，使得在離開汽提塔的貧溶劑中觀察到相對高的CO2載荷。已發(fā)現(xiàn)當(dāng)將貧溶劑的細(xì)分流送至回收單元(電滲析或離子交換)時，進(jìn)料至回收單元的相對高的貧載荷導(dǎo)致經(jīng)由回收廢物流的顯著量的胺損失。降低的胺損失可顯著降低系統(tǒng)的胺補(bǔ)充并且提供經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點。
[0011]作為該問題的解決方案，提供了 一種方法和系統(tǒng)，其中含有待除去的熱穩(wěn)定鹽的胺吸收劑首先經(jīng)受汽提和/或閃蒸，例如，分別在汽提塔或閃蒸槽中，以除去殘余CO2,隨后向前送至胺回收設(shè)備，用于將胺吸收劑與HSS分離。汽提/閃蒸步驟簡單和可靠，涉及低的額外投資和操作成本，并且容易集成到現(xiàn)有的系統(tǒng)中。在汽提塔中進(jìn)行汽提，其中將進(jìn)入的胺吸收劑通過例如蒸汽或電加熱至較具揮發(fā)性的組分(在這種情況下，例如CO2)至少部分蒸發(fā)并且經(jīng)由氣體/蒸氣出口離開汽提塔的溫度。汽提可按需在大氣壓或升高的或降低的壓力下進(jìn)行。較低揮發(fā)性的組分(在這種情況下，例如主體胺吸收劑)以液體形式保留并且經(jīng)由液體出口離開汽提塔。閃蒸通常在閃蒸槽中進(jìn)行，其中進(jìn)入的胺吸收劑經(jīng)歷壓力下降，例如，通過經(jīng)過節(jié)流閥或其它節(jié)流裝置。較具揮發(fā)性的組分(例如CO2)至少部分蒸發(fā)并且經(jīng)由氣體/蒸氣出口離開閃蒸槽。較低揮發(fā)性的組分(在這種情況下，例如主體胺吸收劑)以液體形式保留并且經(jīng)由液體出口離開閃蒸槽。汽提/閃蒸步驟應(yīng)導(dǎo)致胺吸收劑中CO2的量降低。
[0012]根據(jù)本文說明的各方面，提供了一種用于從二氧化碳(CO2)捕集過程所用的胺吸收劑除去熱穩(wěn)定胺鹽的方法，所述方法包括:
從CO2捕集過程取出含有熱穩(wěn)定胺鹽的胺吸收劑；
使取出的含有熱穩(wěn)定胺鹽的胺吸收劑經(jīng)受殘余CO2除去步驟；
使來自殘余CO2除去步驟的胺吸收劑經(jīng)受分離步驟，以將熱穩(wěn)定胺鹽與胺吸收劑分離；
和
使具有降低的熱穩(wěn)定胺鹽濃度的胺吸收劑返回至CO2捕集過程。
[0013]根據(jù)實施方案，殘余CO2除去步驟包括將取出的胺吸收劑汽提和/或閃蒸，以除去殘余CO2。
[0014]根據(jù)實施方案，殘余CO2除去步驟包括將取出的胺吸收劑汽提，以除去殘余C02。
[0015]根據(jù)實施方案，殘余CO2除去步驟包括將取出的胺吸收劑閃蒸，以除去殘余C02。
[0016]根據(jù)實施方案，殘余CO2除去步驟包括將取出的胺吸收劑汽提并隨后閃蒸，以除去殘余CO2。
[0017]根據(jù)實施方案，閃蒸在接近真空條件下進(jìn)行。通過在接近真空條件下進(jìn)行閃蒸，吸收劑可保持在相對低的溫度。除了節(jié)省加熱吸收劑所需的能量以外，這也降低吸收劑對較高溫度的暴露，所述較高溫度可引起吸收劑進(jìn)一步降解。閃蒸可例如在0-2巴計量度(gauge)的壓力下進(jìn)行。
[0018]用于從胺吸收劑除去熱穩(wěn)定胺鹽的方法可用于包括在升高的溫度下使胺吸收劑再生的二氧化碳(CO2)捕集過程。當(dāng)在這樣的過程中進(jìn)行時，通過從過程中胺吸收劑具有低CO2載荷的點取出胺吸收劑的細(xì)分流，用于除去熱穩(wěn)定胺鹽的方法可使用很少的另外的能量要求來操作。
[0019]因此，根據(jù)實施方案，CO2捕集過程包括: 使用胺吸收劑洗滌包含CO2的氣體流，使得形成富含CO2的胺吸收劑；
通過加熱富含CO2的胺吸收劑以將CO2與胺吸收劑分離，使所述富含CO2的胺吸收劑再生，使得形成貧CO2的胺吸收劑；和
使再生的貧CO2的胺吸收劑再循環(huán)至洗滌步驟。
[0020]已發(fā)現(xiàn)，就用于除去熱穩(wěn)定胺鹽的本發(fā)明方法的目的而言，含有HSS的胺吸收劑的細(xì)分流可有利地從來自再生器的貧的胺吸收劑取出。更具體地，胺吸收劑的細(xì)分流可從再生器或從再生器與貧吸收劑/富吸收劑換熱器之間的液體導(dǎo)管取出。來自再生器的貧的胺吸收劑通常溫度為100°c或更高。這允許在再生器中提供給貧的胺吸收劑的熱能利用于汽提和/或閃蒸步驟。如果必要，含有HSS的貧的胺吸收劑的細(xì)分流也可從貧吸收劑/富吸收劑換熱器或從貧吸收劑/富吸收劑換熱器與進(jìn)行洗滌步驟的CO2吸收器之間的液體導(dǎo)管取出。在這種情況下，含有HSS的貧的胺吸收劑的細(xì)分流的溫度可為低于100°C的溫度。
[0021]根據(jù)實施方案，取出的含有熱穩(wěn)定胺鹽的胺吸收劑為再生的貧CO2的胺吸收劑。
[0022]根據(jù)實施方案，再生的貧CO2的胺吸收劑的溫度為至少100°C，例如至少120°C。
[0023]根據(jù)實施方案，分離步驟包括使來自殘余CO2除去步驟的胺吸收劑經(jīng)受電滲析和/或離子交換。
[0024]根據(jù)實施方案，分離步驟包括使來自殘余CO2除去步驟的胺吸收劑經(jīng)受電滲析。
[0025]根據(jù)實施方案，分離步驟包括使來自殘余CO2除去步驟的胺吸收劑經(jīng)受離子交換。
[0026]根據(jù)實施方案，所述方法還包括冷卻來自殘余CO2除去步驟的胺吸收劑，然后使其經(jīng)受分離步驟。
[0027]根據(jù)實施方案，所述方法還包括使來自殘余CO2除去步驟的胺吸收劑經(jīng)受與來自分離步驟的胺吸收劑的間接熱交換。
[0028]根據(jù)本文說明的其它方面，提供了使用用于從氣體流吸收CO2的胺吸收劑的二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)，其具有用于從胺吸收劑除去熱穩(wěn)定胺鹽的子系統(tǒng)，所述子系統(tǒng)包含:
殘余CO2除去單元，其液體連接于并且設(shè)置為接受來自CO2捕集系統(tǒng)的含有熱穩(wěn)定胺鹽的胺吸收劑流，而且其操作用于使殘余CO2與所述胺吸收劑流分離；和
胺回收設(shè)備，其液體連接于并且設(shè)置為接受來自殘余CO2除去單元的含有熱穩(wěn)定胺鹽并且具有降低的CO2濃度的胺吸收劑流，而且其操作用于使熱穩(wěn)定胺鹽與所述胺吸收劑流分離。
[0029]根據(jù)實施方案，殘余CO2除去單元包含汽提塔和/或閃蒸槽。
[0030]根據(jù)實施方案，殘余CO2除去單元包含汽提塔。
[0031]根據(jù)實施方案，殘余CO2除去單元包含閃蒸槽。
[0032]根據(jù)實施方案，殘余CO2除去單元包含串聯(lián)布置的汽提塔和閃蒸槽。
[0033]在吸收劑進(jìn)料至胺回收設(shè)備用于分離熱穩(wěn)定胺鹽之前，汽提塔或閃蒸槽提供廉價、有效和可靠的從含有HSS的胺吸收劑除去殘余C02。
[0034]使用用于從含有HSS的胺吸收劑除去殘余CO2的汽提塔或閃蒸槽可用于二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)，其在升高的溫度下使胺吸收劑再生。當(dāng)用于這樣的系統(tǒng)時，通過從過程中胺吸收劑具有低CO2載荷的點取出胺吸收劑的細(xì)分流，汽提塔或閃蒸槽可使用很少的另外的能量要求來操作。
[0035]根據(jù)實施方案，二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)包含: CO2吸收器，其操作用于使用胺吸收劑洗滌包含CO2的氣體流，使得形成富含CO2的胺吸收劑；
再生器，其操作用于通過加熱富含CO2的胺吸收劑以將CO2與胺吸收劑分離，使富含CO2的胺吸收劑再生，使得形成貧CO2的胺吸收劑。
[0036]已發(fā)現(xiàn)，就用于除去熱穩(wěn)定的胺鹽的本發(fā)明方法的目的而言，含有HSS的胺吸收劑的細(xì)分流可有利地從來自再生器的貧的胺吸收劑取出。更具體地，胺吸收劑的細(xì)分流可從再生器或從再生器與貧吸收劑/富吸收劑換熱器之間的液體導(dǎo)管取出。來自再生器的貧的胺吸收劑通常溫度為100°c或更高，例如120°C或更高。這允許在再生器中提供給貧的胺吸收劑的熱能利用于汽提和/或閃蒸步驟。如果必要，含有HSS的貧的胺吸收劑的細(xì)分流也可從貧吸收劑/富吸收劑換熱器或從貧吸收劑/富吸收劑換熱器與進(jìn)行洗滌步驟的CO2吸收器之間的液體導(dǎo)管取出。
[0037]根據(jù)實施方案，殘余CO2除去單元液體連接于并且設(shè)置為接受來自再生器的胺吸收劑流，而且其操作用于將殘余CO2與貧CO2的胺吸收劑分離。
[0038]根據(jù)實施方案，胺回收設(shè)備包含電滲析單元或離子交換單元。
[0039]根據(jù)實施方案，胺回收設(shè)備包含電滲析單元。
[0040]根據(jù)實施方案，胺回收設(shè)備包含離子交換單元。
[0041]根據(jù)實施方案，用于除去熱穩(wěn)定胺鹽的子系統(tǒng)還包含在殘余CO2除去單元與回收設(shè)備之間布置的胺吸收劑冷卻器，而且所述冷卻器操作用于在其進(jìn)入回收設(shè)備之前冷卻來自殘余CO2除去單元的胺吸收劑。
[0042]根據(jù)實施方案，用于除去熱穩(wěn)定胺鹽的子系統(tǒng)還包含間接換熱器，其操作用于使來自殘余CO2除去單元的胺吸收劑經(jīng)受與來自回收設(shè)備的胺吸收劑的間接熱交換。
[0043]通過以下附圖和詳述來舉例說明上述和其它特征。由說明和權(quán)利要求，本發(fā)明的其它目的和特征將顯而易見。
[0044]附圖概述
現(xiàn)在參考附圖，其為示例性實施方案，并且其中相同要素有相同編號:
圖1為總體描述包含胺吸收劑回收設(shè)備回路的基于胺的氣體純化系統(tǒng)的圖。
[0045]圖2為總體描述包含胺吸收劑回收設(shè)備回路的基于胺的氣體純化系統(tǒng)的實施方案的圖。
[0046]優(yōu)選實施方案詳述
本文使用的術(shù)語“胺吸收劑”或簡單地“吸收劑”是指包含至少一種可用于從氣體流吸收CO2的胺化合物的液體組合物。這樣的組合物和合適的胺化合物為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。常用于從氣體流吸收CO2的胺化合物的實例包括但不限于單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、二異丙基胺(DIPA)和氨基乙氧基乙醇(二甘醇胺)(DGA)。在工業(yè)設(shè)備中最常用的胺化合物為烷醇胺MEA、DEA和MDEA。吸收劑可包含單一胺化合物或兩種或更多種胺化合物的混合物。此外，吸收劑可包含最多約90體積％的水，例如約50-約90體積％的水。吸收劑也可包含不同量的吸收的C02。不含或僅含有低濃度的吸收的CO2的吸收劑(例如，在再生后)稱為“貧CO2 ”或簡單地“貧”吸收劑，而含有較高濃度的吸收的CO2的吸收劑(例如，在吸收后)稱為“富C02”或簡單地“富”吸收劑。
[0047]圖1為基于胺的二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)(100)的示意性表示。該系統(tǒng)包含吸收單元(101)，其布置為允許待純化的氣體流與一種或多種洗液接觸。在圖1中表示的吸收單元包含CO2吸收部分(102)和水洗滌部分(103)。要從中除去CO2的煙道氣經(jīng)由管線(104)進(jìn)料至吸收單元(101)。在CO2吸收部分(102)中，煙道氣與包含胺化合物的第一洗液接觸，例如，通過使煙道氣鼓泡通過所述第一洗液或噴灑第一洗液到煙道氣中。第一洗液經(jīng)由管線(105)進(jìn)料至吸收單元(101)。在CO2吸收部分(102)中，在第一洗液中吸收來自煙道氣的C02。CO2吸收部分中CO2貧化的煙道氣隨后進(jìn)入吸收單元的水洗滌部分(103)。水洗滌部分(103)布置為允許來自CO2吸收部分(102)的CO2貧化的煙道氣與第二洗液(通常為水)接觸。第二洗液經(jīng)由管線(106)進(jìn)料至吸收單元。在水洗滌部分中，當(dāng)煙道氣離開CO2吸收部分時保留在其中的污染物在第二洗液中被吸收。CO2貧化的煙道氣和污染物經(jīng)由管線(107)離開吸收單元。含有吸收的CO2和污染物的用過的第一和第二洗液經(jīng)由管線(108)離開吸收單元。用過的第一和第二洗液可經(jīng)由再生器單元(109)再循環(huán)，其中將污染物和CO2與洗滌水分離。已分離的CO2經(jīng)由管線(110)離開系統(tǒng)。
[0048]待再生的用過的第一和第二洗液經(jīng)由管線(111)進(jìn)入再生器(109)。在再生器中，通常使用蒸汽將用過的洗液在再沸器(112)中加熱。加熱引起吸收的CO2從洗液中解吸。解吸的CO2隨后經(jīng)由管線(113)與同樣在加熱期間形成的一些水蒸汽共同離開再生器。含有降低的CO2濃度的再生的洗液經(jīng)由管線(114)離開再生器(109)。再生的洗液在本文也稱為“貧CO2的胺吸收劑”或簡單地“貧的胺吸收劑”。貧的胺吸收劑也可含有在再生器中由于暴露于高溫和/或存在O2而作為降解產(chǎn)物形成的熱穩(wěn)定鹽(HSS)(在吸收單元中通過吸收劑吸收)?？蓪㈦x開再生器的貧的胺吸收劑引向貧吸收劑/富吸收劑換熱器(123)，其中貧的胺吸收劑用于預(yù)熱從管線(108)引向再生器(109)的富的胺吸收劑。
[0049]基于胺的二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)(100)還可包含胺吸收劑回收設(shè)備回路(115)，其操作用于從循環(huán)胺吸收劑至少部分除去HSS，以防止HSS累積和與之相關(guān)的問題。胺吸收劑回收設(shè)備回路(115)通常設(shè)置為取出主胺吸收劑流的細(xì)分流。胺吸收劑回收設(shè)備回路
(115)可優(yōu)選設(shè)置為從過程中胺吸收劑具有低CO2載荷(S卩，貧的胺吸收劑)的點取出貧的胺吸收劑的細(xì)分流。更具體地，胺吸收劑的細(xì)分流可從再生器(109)或從再生器(109)與貧吸收劑/富吸收劑換熱器(123)之間的液體導(dǎo)管(114)取出。來自再生器的貧的胺吸收劑通常溫度為100°C或更高，例如120°C或更高。這允許在再生器中提供給貧的胺吸收劑的熱能利用于汽提和/或閃蒸步驟。如果必要，含有HSS的貧的胺吸收劑的細(xì)分流也可從貧吸收劑/富吸收劑換熱器(123)或從貧吸收劑/富吸收劑換熱器(123)與進(jìn)行洗滌步驟的CO2吸收器(101)之間的液體導(dǎo)管(105)取出。細(xì)分流可通常構(gòu)成0.001-50體積％的主胺吸收劑流，例如0.01-10體積％的主胺吸收劑流.圖2代表根據(jù)本發(fā)明的基于胺的二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)，其包含胺吸收劑回收設(shè)備回路(115)。胺吸收劑回收設(shè)備回路(115)與基于胺的二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)的再生器側(cè)連接，例如，如上述參考圖1的。
[0050]胺吸收劑回收設(shè)備回路(115)包含胺回收設(shè)備(116)，用于將熱穩(wěn)定鹽與胺吸收劑分離。在該實施方案中，胺回收設(shè)備(116)為電滲析(ED)單元。
[0051]ED單元用于在施加的電位差的影響下，將鹽離子(例如，HSS)從胺吸收劑通過離子交換膜輸送至另一溶液。這在稱為電滲析池的結(jié)構(gòu)中進(jìn)行。該池由進(jìn)料(稀釋)隔室和濃縮(例如，鹽水)隔室組成，其通過放置在兩個電極之間的離子交換膜和陽離子交換膜形成。多個電滲析池可排列成稱為電滲析堆的結(jié)構(gòu)，其中交替的陰離子和陽離子交換膜形成多個電滲析池。由于HSS離子在濃縮溶液中被濃縮，ED過程導(dǎo)致胺吸收劑中HSS降低。
[0052]在一個備選的實施方案中，胺回收設(shè)備(116)為包含適用于從胺吸收劑除去HSS離子的離子交換樹脂的離子交換單元。
[0053]胺吸收劑回收設(shè)備回路(115)還包含殘余CO2除去單元(117)，以貧的胺吸收劑流為參考，其布置在胺回收設(shè)備(116)的上游。在圖2的實施方案中，殘余0)2除去單元(117)為閃蒸槽。閃蒸(或部分)蒸發(fā)為當(dāng)飽和液體流由于經(jīng)過節(jié)流閥或其它節(jié)流裝置經(jīng)歷壓力下降時發(fā)生的部分氣化。如果節(jié)流閥或裝置位于壓力容器的入口，使得在容器內(nèi)發(fā)生閃蒸，則該容器通常稱為閃蒸槽。
[0054]閃蒸槽(117)包含具有進(jìn)料入口、氣體出口和液體出口的壓力容器。進(jìn)料入口配備節(jié)流裝置，其設(shè)置為在進(jìn)料流進(jìn)入壓力容器之前降低進(jìn)料流的壓力。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易認(rèn)識到適用于本文描述的系統(tǒng)的閃蒸槽的精確結(jié)構(gòu)。
[0055]貧的胺吸收劑經(jīng)由進(jìn)料管線(118)進(jìn)入閃蒸槽(117)。通過再生單元(109)中或離開再生單元(109)的貧的胺吸收劑的溫度和壓力來確定貧的胺吸收劑的溫度和壓力。可任選借助在閃蒸槽的進(jìn)料入口布置的節(jié)流閥或裝置來降低貧的胺吸收劑的壓力。在閃蒸槽(117)中，隨后降低壓力，使得較具揮發(fā)性的組分(例如，殘余CO2)至少部分蒸發(fā)，而較低揮發(fā)性的組分(例如，胺吸收劑和水)保留在液相中。閃蒸槽內(nèi)部的壓力可優(yōu)選為低的，例如0-2巴計量度。已蒸發(fā)的組分(例如，殘余CO2)經(jīng)由管線(119)通過氣體出口離開閃蒸槽(117)，而液體組分(例如，胺吸收劑和水)經(jīng)由管線(120)通過液體出口離開閃蒸槽
(117)。
[0056]在一個備選的實施方案中，殘余CO2除去單元(117)為汽提塔。汽提塔可例如包含通常為圓柱形的鋼容器，其設(shè)置為在預(yù)定的壓力范圍內(nèi)操作。汽提塔優(yōu)選配備一個或多個合適的傳質(zhì)裝置，例如浮閥塔板、篩板、結(jié)構(gòu)化的填料、無規(guī)填料或其它合適的填充材料，或它們的組合。可在汽提塔中提供加熱系統(tǒng)/裝置，用于加熱胺吸收劑。汽提塔優(yōu)選設(shè)置為對胺吸收劑提供足夠的熱量，使得低沸點組分(例如CO2)轉(zhuǎn)移至氣相，而高沸點組分(例如水和胺)在汽提塔的底部在液相中收集。胺吸收劑可適當(dāng)?shù)亟?jīng)由例如再沸器加熱。再沸器可使用例如通過電力產(chǎn)生的熱量或蒸汽來加熱。汽提塔設(shè)置為經(jīng)由氣體出口排放含有CO2的氣相以及經(jīng)由液體出口排放含有水和胺的液相。
[0057]在又一個備選的實施方案中，殘余CO2除去單元(117)包含串聯(lián)布置的汽提塔和閃蒸槽，使得殘余CO2的第一部分可在汽提塔中除去，而殘余CO2的第二部分可在閃蒸槽中除去。汽提塔和閃蒸槽可如上所述。貧的胺吸收劑首先進(jìn)入汽提塔，在這里將其加熱至足以將低沸點組分(例如CO2)轉(zhuǎn)移至氣相的溫度，而高沸點組分(例如水和胺)在汽提塔的底部在液相中收集。液相隨后送往閃蒸槽，在這里壓力降低，使得較具揮發(fā)性的組分(例如殘余CO2)至少部分蒸發(fā)，而較低揮發(fā)性的組分(例如，胺吸收劑和水)保留在液相中。液體組分(例如，胺吸收劑和水)通過液體出口離開閃蒸槽并且送往回收設(shè)備。
[0058]現(xiàn)在參考圖2，從其中至少部分除去殘余CO2的貧的胺吸收劑經(jīng)由管線(120)送往胺回收設(shè)備(116)，其中將熱穩(wěn)定鹽至少部分地與胺吸收劑分離，以產(chǎn)生HSS貧化的貧的胺吸收劑。
[0059]任選，胺吸收劑回收設(shè)備回路(115)還包含布置在殘余CO2除去單元(117)與胺回收設(shè)備之間的冷卻器(121)，并且設(shè)置為在其進(jìn)入胺回收設(shè)備(116)之前，調(diào)節(jié)來自殘余CO2除去單元的貧的胺吸收劑的溫度。
[0060]此外，包含冷卻器(121)的胺吸收劑回收設(shè)備回路(115)可任選還包含布置在殘余CO2除去單元(117)與冷卻器(121)之間的間接換熱器(未顯示)，并且設(shè)置為使用離開胺回收設(shè)備(116)的HSS貧化的貧的胺吸收劑冷卻來自殘余CO2除去單元(117)的貧的胺吸收劑。間接換熱器可例如為常規(guī)的板型或殼型和管型換熱器。
[0061]HSS貧化的貧的胺吸收劑離開胺回收設(shè)備(116)并且經(jīng)由返回管線(122)送回至CO2捕集系統(tǒng)(100)。可將HSS貧化的貧的胺吸收劑例如再次引入再生器(109)、吸收器
(101)或連接再生器(109)和吸收器(101)的合適的液體導(dǎo)管內(nèi)?？蛇x擇用于從胺回收設(shè)備回路再次引入貧的胺吸收劑的位置，取決于吸收劑的具體溫度和壓力。如圖2所示，用于再次引入的一個合適的位置為在貧吸收劑/富吸收劑換熱器(123)上游或下游的管線(114)中。已分離的熱穩(wěn)定鹽經(jīng)由管線(124)離開胺回收設(shè)備。
[0062]雖然已參考多個優(yōu)選的實施方案描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不偏離本發(fā)明的范圍下，可以進(jìn)行各種變化，并且等價物可替代其要素。此外，在不偏離本發(fā)明的實質(zhì)范圍下，可以進(jìn)行許多修改，使得特定的情況或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，旨在本發(fā)明不局限于作為預(yù)期用于實施本發(fā)明的最佳方式而公開的特定實施方案，而是本發(fā)明包括落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實施方案。此外，使用術(shù)語第一、第二等不表示任何順序或重要性，而是所述術(shù)語第一、第二等用于區(qū)分一個要素與另一個要素。
[0063]實施例胺損失至電滲析單元的廢鹽水流內(nèi)
使用貧的胺吸收劑中不同的CO2載荷，評價在3-回路ElectroSep電滲析單元(ElectroSep Inc.,美國)的廢鹽水中來自貧的胺吸收劑的胺損失。當(dāng)貧的胺吸收劑的CO2載荷分別為2.2和2.9重量％ CO2時，在廢鹽水流中觀察到1.2和1.4重量％胺。在貧的胺吸收劑中具有0.01重量％ CO2時，在廢鹽水流中僅觀察到0.3重量％胺。這表示，與較高的貧載荷相比，胺損失下降75-80%。該實施例顯示，通過在將其進(jìn)料至回收設(shè)備單元(例如電滲析單元)之前降低貧的胺吸收劑的CO2載荷(例如，通過汽提或閃蒸)，可實現(xiàn)胺損失顯著降低。
【權(quán)利要求】
1.一種用于從二氧化碳(CO2)捕集過程所用的胺吸收劑中除去熱穩(wěn)定胺鹽的方法，所述方法包括: 從所述CO2捕集過程取出含有熱穩(wěn)定胺鹽的胺吸收劑； 使所述取出的含有熱穩(wěn)定胺鹽的胺吸收劑經(jīng)受殘余CO2除去步驟； 使來自所述殘余CO2除去步驟的胺吸收劑經(jīng)受分離步驟，以將熱穩(wěn)定胺鹽與所述胺吸收劑分離；和 使具有降低的熱穩(wěn)定胺鹽濃度的所述胺吸收劑返回至所述CO2捕集過程。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述殘余CO2除去步驟包括汽提和/或閃蒸所述取出的胺吸收劑，以除去殘余co2。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述殘余CO2除去步驟包括汽提所述取出的胺吸收劑，以除去殘余CO2。
4.權(quán)利要求2的方法，其中所述殘余CO2除去步驟包括閃蒸所述取出的胺吸收劑，以除去殘余CO2。
5.權(quán)利要求2的方法，其中所述殘余CO2除去步驟包括汽提隨后閃蒸所述取出的胺吸收劑，以除去殘余CO2。
6.權(quán)利要求2的方法，其中所述閃蒸在接近真空條件下進(jìn)行。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述CO2捕集過程包括: 使用胺吸收劑洗滌包含CO2的氣體流，使得形成富含CO2的胺吸收劑； 通過加熱所述富含CO2的胺吸收劑以將CO2與所述胺吸收劑分離，使所述富含CO2的胺吸收劑再生，使得形成貧CO2的胺吸收劑；和 使再生的貧CO2的胺吸收劑再循環(huán)至所述洗滌步驟。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述取出的含有熱穩(wěn)定胺鹽的胺吸收劑為再生的貧CO2的胺吸收劑。
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述再生的貧CO2的胺吸收劑的溫度為至少100°C，例如至少 120。。。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述分離步驟包括使來自所述殘余CO2除去步驟的胺吸收劑經(jīng)受電滲析和/或離子交換。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述分離步驟包括使來自所述殘余CO2除去步驟的胺吸收劑經(jīng)受電滲析。
12.權(quán)利要求10的方法，其中所述分離步驟包括使來自所述殘余CO2除去步驟的胺吸收劑經(jīng)受離子交換。
13.權(quán)利要求1的方法，所述方法還包括冷卻來自所述殘余CO2除去步驟的胺吸收劑，然后使其經(jīng)受所述分離步驟。
14.權(quán)利要求13的方法，所述方法還包括使來自所述殘余CO2除去步驟的胺吸收劑經(jīng)受與來自所述分離步驟的胺吸收劑的間接熱交換。
15.使用胺吸收劑用于從氣體流吸收CO2的二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)(100)，其具有用于從胺吸收劑除去熱穩(wěn)定胺鹽的子系統(tǒng)(115)，所述子系統(tǒng)包含: 殘余CO2除去單元(117)，其液體連接于并且設(shè)置為接受來自所述CO2捕集系統(tǒng)(100)的含有熱穩(wěn)定胺鹽的胺吸收劑流，并且操作用于使殘余CO2與所述胺吸收劑流分離；和胺回收設(shè)備(I 16)，其液體連接于并且設(shè)置為接受來自所述殘余CO2除去單元(117)的含有熱穩(wěn)定胺鹽并且具有降低的CO2濃度的胺吸收劑流，并且操作用于使熱穩(wěn)定胺鹽與所述胺吸收劑流分離。
16.權(quán)利要求15的二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)(100)，其中所述殘余CO2除去單元(117)包含汽提塔和/或閃蒸槽。
17.權(quán)利要求16的二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)(100)，其中所述殘余CO2除去單元(117)包含汽提塔。
18.權(quán)利要求16的二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)(100)，其中所述殘余CO2除去單元(117)包含閃蒸槽。
19.權(quán)利要求16的二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)(100)，其中所述殘余CO2除去單元(117)包含串聯(lián)布置的汽提塔和閃蒸槽。
20.權(quán)利要求15的二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)(100)，所述系統(tǒng)包含: CO2吸收器(101)，其操作用于使用胺吸收劑洗滌包含CO2的氣體流，使得形成富含CO2的胺吸收劑； 再生器(109)，其操作用于通過加熱富含CO2的胺吸收劑以將CO2與所述胺吸收劑分離，使富含CO2的胺吸收劑再生，使得形成貧CO2的胺吸收劑。
21.權(quán)利要求20的二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)(100)，其中所述殘余CO2除去單元(117)液體連接于并且設(shè)置為接受來自所述再生器(109)的胺吸收劑流，并且操作用于將殘余CO2與所述貧CO2的胺吸收劑分離 。
22.權(quán)利要求15的二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)(100)，其中所述胺回收設(shè)備(116)包含電滲析單元或離子交換單元。
23.權(quán)利要求22的二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)(100)，其中所述胺回收設(shè)備(116)包含電滲析單元。
24.權(quán)利要求22的二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)(100)，其中所述胺回收設(shè)備(116)包含離子交換單兀。
25.權(quán)利要求15的二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)(100)，所述系統(tǒng)還包含布置在所述殘余CO2除去單元(117)與所述回收設(shè)備(116)之間的胺吸收劑冷卻器(121)，并且操作用于冷卻來自所述殘余CO2除去單元(117)的胺吸收劑，然后使其進(jìn)入所述回收設(shè)備(116)。
26.權(quán)利要求25的二氧化碳(CO2)捕集系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包含間接換熱器，其操作用于使來自所述殘余CO2除去單元(117)的胺吸收劑經(jīng)受與來自所述回收設(shè)備(116)的胺吸收劑的間接熱交換。
【文檔編號】B01D53/14GK103476481SQ201280014045
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月18日
【發(fā)明者】N.B.漢達(dá)加馬, B.巴布勞, F.維特斯, S.A.貝德爾, J.W.萊斯特, R.杜加斯 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司, 陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司