專利名稱：用于使用工藝氣體加熱的再沸器在汽提塔中除去二氧化碳來從氣體回收二氧化碳的方法
用于使用工藝氣體加熱的再沸器在汽提塔中除去二氧化碳來從氣體回收二氧化碳的方法本發明涉及一種用于從氣體回收二氧化碳的方法，具體地，本發明涉及一種用于使用工藝氣體加熱的再沸器在汽提塔中除去二氧化碳來回收二氧化碳的方法。
背景技術：
二氧化碳是存在于大氣中的眾所周知的氣體。通過發酵過程、石灰石煅燒以及碳和碳化合物的所有形式的燃燒過程向大氣中釋放了大量的二氧化碳。在最近數十年，由于溫室效應導致的未來氣候變化帶來的環境問題，因此關于所述排放的關注一直在升溫。因此，多年來已經進行了大量的工作以便開發用于從燃氣中去除二氧化碳的工藝。如果可行， 那么后續回收二氧化碳將使那些工藝具有經濟可行性。現有技術中已知用于從氣體流中去除氣態組分的許多方法。特別地，已經提議吸收之后進行不同改動的汽提是用于從氣態廢物流中去除組分的合適方法。眾所周知，即使對大規模的二氧化碳回收裝置進行微小的優化都可以導致收率的大量增加和/或生產成本的降低。存在許多方法來優化工藝，以便實現全過程的能耗的降低，從而實現經濟上的大量節約。在大規模生產裝置中，燃氣的熱能并未被充分利用，且因而被浪費。優化此熱能的利用是一種降低裝置的總能耗的方式。本發明的目的是提供一種用于從含(X)2的氣體中回收二氧化碳的更經濟的方法。發明描述本發明的第一方面涉及一種用于汽提含有二氧化碳吸收劑和被吸收在二氧化碳吸收劑內的二氧化碳的液體的方法，其中借助煙氣來在再沸器中加熱所述液體，其中煙氣的溫度是130°C到600°C。本發明的發明人發現包括在煙氣中的熱適于在二氧化碳回收車間中加熱連接至汽提塔的再沸器，且發現當煙氣的溫度在所要求保護的范圍內時，存在足夠的傳熱來發生汽提過程。因而，本發明人所發現的是當使用再沸器內處于所要求保護的范圍內的溫度的煙氣時，汽提塔內的液體溫度被加熱至相同的程度。在存在一個或多個燃燒發動機以將動力供給至給定生產的車間裝置中，具有并存的二氧化碳回收車間可能是合適的，這是因為所回收的二氧化碳將被用于生產，諸如用于軟飲料生產，或因為所回收的二氧化碳可以被銷售且因而是收入來源。 因而，在本發明目前優選的實施方案中，在使液體再沸之后，源于一個或多個燃燒發動機的煙氣的至少一部分被用于二氧化碳回收車間中，在該車間中，汽提塔是操作單元。從煙氣回收二氧化碳使從燃燒驅動的車間生產中釋放的廢二氧化碳的量最少。此外，所回收的二氧化碳可用于下游工藝步驟中，使回收在經濟上可行。另外，所回收的二氧化碳可以被液化且以終端產品銷售或被用在給定車間的生產中。本發明的第二方面涉及一種從煙氣回收二氧化碳的方法，所述方法包括下述步驟a.在再沸器(Al)中冷卻氣體流Gl以提供氣體流G2 ；b.制備氣體流G2以提供氣體流G3的至少一部分；
c.將氣體流G3吸收在吸收劑中以提供富二氧化碳的液體Ll和貧二氧化碳的氣體 G4 ；d.任選地，加壓并熱交換液體Ll以提供富二氧化碳的液體L2 ；e.在汽提塔(A3)中分離富二氧化碳的液體L2以便獲得富二氧化碳的氣體G5和貧二氧化碳的液體L3'；f.在再沸器(Al)中使貧二氧化碳的液體L3'再沸以便獲得氣體G5'，在汽提塔 (A3)中進一步分離氣體G5'以便得到貧二氧化碳的液體L3和富二氧化碳的氣體G5。在該方法中，在被供給至二氧化碳回收車間之前，待凈化的煙氣被用作再沸器中的溫暖的氣體流以便再加熱待汽提二氧化碳的液體流。此再加熱與汽提塔有關的液體的工藝步驟類似于權利要求1的工藝。因此在本發明中，與現有技術相比，煙氣的熱能被進一步用于二氧化碳回收過程。原則上，包括二氧化碳、氧氣和氮化合物的任何種類的氣體都可以適用于該工藝。 然而在優選的實施方案中，供給氣體是煙氣。通過借助再沸器，使用供給的煙氣來再加熱貧二氧化碳的吸收劑，這既可以回收二氧化碳，且同時又利用包括在煙氣中的一些熱，否則這些熱將會被浪費。再沸器的尺寸被設計成使再沸器的液體側上的表面溫度不超過臨界溫度。該尺寸將取決于煙氣的流量和煙氣的溫度。臨界溫度在本文中被定義為吸收劑開始熱降解的溫度。例如，在本發明的實施方案中，吸收劑可以是在本文中具有約130°C -140°C的臨界溫度的單乙醇胺(MEA)。因此，在該本發明的實施方案中，再沸器被設計成使液體側的表面溫度在任何點不超過130°C，尺寸同樣取決于煙氣的流量和溫度。然而，如果溫度太高，用于煙氣的管件將具有過大的直徑， 使得對車間的再沸器的物理設置來說不可行。因此，煙氣溫度的上限值被認為綜合了減輕吸收劑的熱降解程度與具有合乎實際的尺寸的再沸器。另一方面，如果液體側的溫度未達到最佳溫度，那么出現不充分的熱交換且液體將不會以令人滿意的程度蒸發，由此將不會獲得期望的另外的二氧化碳回收。合適的再沸器的設置和尺寸取決于煙氣流的體積和所使用的吸收劑以及其他，且這些屬于本領域的知識。在本發明的任一個方面的目前優選的實施方案中，如，在第二方面的步驟a.之前，所述方法還包括將燃氣GO供給至用于利用熱的設備，諸如蒸汽鍋爐，以便提供氣體流 G1,G1的溫度低于GO的溫度。在被用于再沸器之前，燃氣(S卩，煙氣)的大部分熱能在此實施方案中被優選用于與二氧化碳回收過程并不直接相關的另一過程。通過利用所述其他過程中的熱量來冷卻煙氣GO以獲得氣體G1。該其他過程可以是但不限于，蒸汽鍋爐、活塞發動機、吸收冷卻器、熱油加熱器或可以獲益于熱交換的任何其他合適的單元。本發明人發現具有降至約130°C的溫度的煙氣足以在汽提塔中完成液體的再沸， 且任選地，隨后將煙氣供給至二氧化碳回收車間。因而，130°C之上的過量的熱量可以用在別的地方，如用在空調或中央加熱系統中以用于鄰近的辦公設施；或用在蒸汽鍋爐中以用于蒸汽滅菌或其他合適的熱利用系統。因而，在此實施方案中，進入再沸器的氣體的溫度在所要求保護的溫度范圍的下限。
在另一個優選的實施方案中，氣體GO是來自至少兩個燃燒發動機，諸如2、3、4、5 或更多個燃燒發動機的排氣的池。當供給的氣體流GO是源于至少兩個燃燒發動機的煙氣時，所述燃燒發動機的排氣與同樣的下游回收流互通。可以根據回收過程中對煙氣的需求來調節來自至少兩個燃燒發動機的排氣的流的供給。排氣的所述互通減少了凈化排氣所要求的下游處理設備的數目，諸如減少了用于減少氣體中的NOx的脫氮氧化物(Denox)單元的數目，且因而降低了總的生產車間成本。附1是集成在一條二氧化碳回收線上的本發明方法的實施方案的闡釋。發明詳述根據本發明，富二氧化碳的流是離開單元的具有最高二氧化碳含量的流，而貧流是離開單元的具有最低二氧化碳含量的流。所述流是氣體或液體。在整個說明書中，除非另外指出，否則所有含量以重量％給出。在整個說明書和權利要求中，術語煙氣(flue gas)、排氣(exhaust gas)、供給氣體(feeding gas)和燃氣(combustion gas)可以被互換地使用，它們在本發明的上下文中具有相同的意義。所述氣體是至少部分含有二氧化碳的氣體，這樣的氣體還包括氮氧化物、 水蒸氣、二氧化硫和揮發性有機化合物(VOC)。附屬于本說明書的闡釋應該被理解為較大設施的一部分。本文描述的每一個實施方案的所有特征和變體同樣適合于所有實施方案。參考
圖1，闡釋了本發明的實施方案，其中基本上以兩步回收二氧化碳。首先，通過借助吸收劑吸收冷卻的供給氣體中的二氧化碳將二氧化碳與雜質分離。在此氣/液分離之后，通過使所述液體流經受汽提程序來回收吸收在液體流中的二氧化碳，存在于液體中的二氧化碳通過該汽提程序被汽提。根據本發明的方法的第一步(未顯示)通過借助從，如活塞發動機獲得的供給的燃氣GO來利用蒸汽鍋爐中的熱量以便提供氣體流Gl。氣體流Gl的溫度等于或低于供給的燃氣GO的溫度。當Gl的溫度低于GO的溫度時，熱量已被用于如蒸汽發動機、吸收冷卻器或類似物。這種熱量利用是將排氣中的熱量用在諸如巴氏滅菌法、滅菌、冷卻等需要熱量的過程中的一種經濟的方式。在優選的實施方案中，燃氣流在供給期間被如此冷卻使得Gl的溫度在130°C到450°C之間，諸如在130°C到 200°C之間。氣體流Gl與含有二氧化碳的液體吸收劑L3'之間的熱交換在再沸器(Al)中發生，以提供冷卻的煙氣流G2和含有吸收劑和二氧化碳的再加熱的氣體流G5'。冷卻的氣體流G2可以被進一步處理，如通過額外的熱交換，以便獲得氣體流G3。在可選擇的實施方案中，冷卻的氣體流G2的至少一部分作為廢氣被排出。將源于G2、任何其他合適的源或其組合的氣體流G3供給到吸收塔(A》，其中氣體流中的二氧化碳被吸收到吸收劑液體(未顯示)中以得到富二氧化碳的液體Li。含有大部
分(超過90% ) 二氧化碳的所述吸收劑液體進入吸收塔，而貧二氧化碳氣體G4離開吸收 +
-tB。用于吸收氣態二氧化碳的吸收劑可以是已知能夠吸收二氧化碳的任何溶劑。吸收劑可以引起化學或物理吸收。吸收劑可以是具有1到3個烷醇基的烷醇胺與水的溶液，每一個烷醇基具有1到3個碳原子。烷醇胺的實例是單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和三乙醇胺(TEA)，MEA是特別的吸收劑。借助熱交換來加熱離開吸收器(A2)的二氧化碳液體流Ll以提供加熱的富二氧化碳液體L2。在汽提塔中進一步處理所述富二氧化碳液體流以提供富二氧化碳氣體G5和貧二氧化碳液體L3'。借助溫暖的氣體流Gl在再沸器(Al)中再加熱貧二氧化碳液體L3'，使L3'分離成液體吸收劑貧二氧化碳流L3和富二氧化碳氣體流G5'。G5'重新進入汽提塔(A3)中以便增大全過程的二氧化碳收率。通過冷凝器冷凝氣態流G5中的吸收劑的殘留物且由此將該殘留物分離成富二氧化碳的氣體流G6和液體殘留物吸收劑流L4。所述液體殘留物吸收劑流L4被循環到富二氧化碳液體流Ll中。本發明的方法可以用于任何二氧化碳回收方法中，諸如W02008/086812中公開的二氧化碳回收方法，該專利中，類似于剛公開的工藝的二氧化碳回收工藝包括在汽提之前閃蒸來自吸收器的貧二氧化碳液體的另外的中間步驟。
權利要求
1.一種用于汽提含有二氧化碳吸收劑和被吸收在所述二氧化碳吸收劑內的二氧化碳的液體的方法，其中借助溫暖的煙氣來在再沸器中加熱位于汽提塔的底部的所述液體，其中所述煙氣的溫度是130°C到600°C。
2.根據權利要求1所述的方法，其中在使所述液體再沸之后，所述煙氣的至少一部分被回收二氧化碳。
3.—種從包含二氧化碳的氣體回收二氧化碳的方法，包括下述步驟a.在再沸器(Al)中冷卻氣體流Gl以提供氣體流G2；b.制備所述氣體流G2以提供氣體流G3的至少一部分；c.將所述氣體流G3吸收在吸收劑中以提供富二氧化碳的液體Ll和貧二氧化碳的氣體G4 ；d.任選地，加壓并熱交換所述液體Ll以提供富二氧化碳的液體L2;e.在汽提塔(A3)中分離所述富二氧化碳的液體L2以便獲得富二氧化碳的氣體G5和貧二氧化碳的液體L3'；f.在所述再沸器(Al)中使所述貧二氧化碳的液體L3'再沸以便獲得氣體G5'，在所述汽提塔(A3)中進一步分離所述氣體G5'以便得到貧二氧化碳的液體L3和富二氧化碳的氣體G5。
4.根據權利要求3所述的方法，其中在步驟a.之前，所述方法還包括將燃氣GO供給至用于利用熱的設備，諸如蒸汽鍋爐，以便提供所述氣體流Gl，Gl的溫度低于GO的溫度。
5.根據權利要求4所述的方法，其中所述氣體GO是來自至少兩個燃燒發動機的排氣的池。
全文摘要
本發明涉及一種用于從氣體(G3)回收二氧化碳的方法，具體地，本發明涉及一種用于使用工藝氣體(G1)加熱的再沸器(A1)在汽提塔(A3)中除去二氧化碳來回收二氧化碳的方法。
文檔編號B01D53/34GK102300621SQ201080006090
公開日2011年12月28日 申請日期2010年2月1日 優先權日2009年2月2日
發明者R·芬德 申請人:由寧工程有限公司