干燥和壓縮富含CO₂的流的方法和裝置的制作方法

專利名稱：干燥和壓縮富含CO₂的流的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及干燥和壓縮富含CO2的流的方法和單元。
背景技術(shù)：
富含CO2的潮濕流的壓縮需要使用由不銹鋼制成一或者甚至由更貴的材料比如具有高鎳含量的鋼制成一的壓縮機(jī)以便于防止由碳酸或者由其他更強(qiáng)的酸腐蝕，該酸可能來源于富CO2流中雜質(zhì)的存在，比如氮氧化物或硫氧化物。
富含CO2的流體在干燥的基礎(chǔ)上含有l(wèi)mol%至100mol%的CO2,優(yōu)選地在干燥的基礎(chǔ)上介于30mol%和100mol%之間。環(huán)境空氣中的CO2比lmol%的下限低25倍。
圖I示意性地示出了這樣處理這種富CO2流的現(xiàn)有技術(shù)。
· I =提供富CO2的流(示例用于再生溶劑(胺類型)的塔的出口或在靜電或袋式初級過濾器過濾后的富氧燃燒煙氣)
· 3 =含硫成分的精洗(達(dá)到約百萬分之一的典型水平)的可選步驟
· 5 =在壓縮器中的壓縮，該壓縮器的與濕氣體接觸的材料由抗腐蝕鋼制成
· 7 =通過吸附(例如活性氧化鋁、分子篩或硅膠類型的吸附劑)對氣體的干燥
· 9 =對富CO2氣體的輕成分(氧氣、氬氣、氫氣、一氧化碳、氮?dú)獾?和/或其較重成分(N02、N2O4, SO2等)的選擇性的凈化，該步驟的可行的變型在之前的專利申請中進(jìn)行了詳盡的描述
· 11 =富含CO2的最終產(chǎn)品的壓縮或富含CO2的最終產(chǎn)品的液化步驟，以用于輸送系統(tǒng)(通過管線或船)或在工藝中使用。
FR-A-2918579描述了一種根據(jù)權(quán)利要求I的前序部分的方法，US-A-4478612描述了一種根據(jù)權(quán)利要求10的前序部分的單元。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在通過在壓縮步驟5上游移除足夠的水以避免其在后續(xù)的壓縮和冷卻階段在壓縮機(jī)中冷凝來顯著減小富含CO2的流的壓縮單元5和可選的凈化單元3的成本， 這使得能夠使用碳鋼或低合金鋼代替不銹鋼。
本發(fā)明的第二方面在于當(dāng)需要通過部分冷凝和可選的蒸餾來凈化以改進(jìn)所生產(chǎn)的CO2的組成時(shí)減小干燥單元7的成本。該單元的主要作用是從富含CO2的流中移除足夠的水以在單元9中的冷卻期間防止這種水結(jié)冰。因此百萬分之一量級的殘余水含量是必要的以防止在-56° C凍結(jié)，這是由于CO2的凝固所需的最低溫度。
首先，要考慮在沒有干燥單元的情況下將富含CO2的流冷卻到-55° C左右時(shí)應(yīng)如何進(jìn)行。
本發(fā)明在于注入足夠量的防凍劑——例如甲醇——以使得水的凝固點(diǎn)在單元9的最冷溫度以下(例如對于-54° C的水凝固點(diǎn)，氣體中所包含的每Ikg/K，需要注入至少Ikg 甲醇)，然后將混合物冷卻到所需的溫度。
一個(gè)改進(jìn)在于將含有防凍劑的氣體冷卻到中間溫度，該中間溫度明顯在所需的最終溫度以上，使得所包含的水和防凍劑的顯著的一部分冷凝，從而重復(fù)利用/再循環(huán)，限制了防凍劑的消耗。達(dá)到的溫度越冷，水的冷凝就越大。然后將這種中間冷凝獲得的氣體冷卻到工藝的剩余部分所需的溫度，其中發(fā)生水和防凍劑的另一次冷凝。
可以設(shè)想在該第一次冷凝之后進(jìn)行防凍劑的第二次注入，這取決于氣相中獲得的水和防凍劑的份數(shù)。多次注入的優(yōu)點(diǎn)在于減小要被注入的總量，因?yàn)槊看巫⑷雽⑦m于隨后的冷凝。但是，由于系統(tǒng)變得更復(fù)雜，將通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究來評估多次注入防凍劑的優(yōu)點(diǎn)。
類似的方法使得可以在壓縮之前移除足夠的水以使用由碳鋼或低合金鋼制成的壓縮機(jī)。因此，問題是冷卻富含CO2的流直到余下的水的份數(shù)確保在壓縮機(jī)的各個(gè)壓縮和冷卻級中永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到露點(diǎn)。因此，將在干燥的基礎(chǔ)上含有按體積計(jì)90%左右的CO2的流冷卻到-15° C和O. 9bar絕對壓力使得可以將在壓縮機(jī)的出口處(在我們的示例中是20bar絕對壓力)的露點(diǎn)降低到小于30° C，即可以容易地確保其將在中間級冷卻期間并且在壓縮機(jī)的出口處不會(huì)達(dá)到的溫度。通過根據(jù)冷卻器出口處氣體的溫度調(diào)節(jié)冷卻水的流速而對壓縮流體流的溫度進(jìn)行控制是使得可以將壓縮流保持在露點(diǎn)以上從而保持在腐蝕區(qū)以上的一個(gè)示例。
相比于現(xiàn)存的方法，因此需要添加用于將防凍劑注入到富含CO2的流中的裝置，以及改進(jìn)的冷卻裝置以便在低壓(一般是接近大氣壓力的壓力)下達(dá)到約-15° C的溫度。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)有許多
壓縮機(jī)和級間冷卻器因此是由碳鋼或低合金鋼制成的。
相比于現(xiàn)有技術(shù)顯著降低了吸入溫度在20° C的吸入溫度與在-15° C的吸入溫度之間，如果考慮用于冷卻的IOOmbar的壓降(從Ibar絕對壓力到O. 9bar絕對壓力), 則體積流速——以及因此限定壓縮機(jī)尺寸的第一壓縮葉輪的尺寸減小7%。這可節(jié)省機(jī)器的投資。
吸入溫度在一年中保持穩(wěn)定，使其可以在設(shè)計(jì)條件下精確操作，從而提高了機(jī)器的平均效率。
壓縮機(jī)的尺寸不應(yīng)該設(shè)計(jì)成適合于一年中僅出現(xiàn)幾天的高吸入溫度。
壓縮功率因缺少大量水分子和更冷的抽吸而大大減少。
壓縮機(jī)對于要被處理的氣體中的防凍劑起到了非常有效的混合器的作用。這在凈化單元9的上游非常重要，因?yàn)闅堄嗟乃糠浅５?百萬分之幾百的量級)，要注入的防凍劑的量也非常低，這使得防凍劑的注入非常復(fù)雜，因?yàn)樾枰_?；旌戏浅＞鶆?氣體中的防凍劑)。
具體地，發(fā)現(xiàn)保留在氣相中的防凍劑的份數(shù)與水的份數(shù)基本相同，從而確保防凍劑的中間注入是多余的。
避免了高成本的吸附干燥設(shè)備。
避免了吸附單元再生的能量損失。
本發(fā)明的另一個(gè)變型在于考慮到在沒有水的情況下，硫氧化物和氮氧化物將不以酸的形式冷凝。關(guān)于硝酸，由于其露點(diǎn)接近水的露點(diǎn)，不管是否考慮到它們，作為第一近似情況不會(huì)改變。關(guān)于硫酸，其露點(diǎn)根據(jù)所考慮的壓力和濃度大致在70° C與150° C之間變化。
如果考慮燃煤電廠，對于產(chǎn)生富含CO2的氣體的單元的節(jié)省是顯著的，此處可以設(shè)想不從將會(huì)被提取用于封存的流移除so2。
仍然要提及防凍劑循環(huán)。大部分防凍劑將會(huì)與水還有富含CO2的流的其他雜質(zhì)一起冷凝。通過使用氣體/液體接觸器可以實(shí)現(xiàn)防凍劑的再生，所述接觸器將使用在防凍劑的任何注入之前獲取的一部分富含CO2的氣體。所述接觸器將使得可以回收幾乎所有的防凍劑。然后將氣體與其余的富含CO2的氣體混合，從而將防凍劑的補(bǔ)足量減小到保留在產(chǎn)品和冷凝物中的極度降低的份數(shù)。
如果存在鍋爐的話，可以將冷凝物傳送到鍋爐，用于消除微量的防凍劑。
最后，保留在富含CO2的產(chǎn)品中的微量防凍劑和水不應(yīng)該妨礙富含CO2的產(chǎn)品的封存，或者甚至其用于強(qiáng)化采油的用途。但是，應(yīng)該指出的是，接近CO2的臨界點(diǎn)(74bar絕對壓力和31. 1° C)，防凍劑(一般是乙醇，尤其是甲醇)和水構(gòu)成了獨(dú)立于CO2 (其可以是液態(tài)或氣態(tài))的液相。因此可以設(shè)想額外部分防凍劑的回收，其伴隨著所生產(chǎn)的CO2的純度的提高。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)主題，提供了一種用于壓縮包含水的富含CO2的流體的方法，其中在壓縮機(jī)中壓縮富含CO2的流體，在壓縮步驟的上游，將防凍劑與含水的富含CO2的流體混合，冷卻含有防凍劑的富含CO2的流體，將水從冷卻的流體中分離出，在壓縮機(jī)中對貧含水 (appauvri en eau,水減少,水耗盡)的冷卻流體進(jìn)行壓縮,其特征在于,將含水的富含CO2 的流體傳送到優(yōu)選地在頂部被供給水和防凍劑的混合物的洗滌塔，所述流體在洗滌塔中被冷卻并與水分離，并且在洗滌塔頂部抽出貧含水的冷卻流體，在所述頂部以下的高度處將水和防凍劑的混合物從洗滌塔抽出，將所述混合物冷卻，將其送回到洗滌塔的頂部，通過在凈化塔中的蒸餾將所述混合物凈化，所述凈化塔具有塔底再沸器，從所述凈化塔的底部抽出含水和防凍劑的液體，根據(jù)供應(yīng)洗滌塔的冷卻區(qū)段的混合物或者在凈化塔的底部抽出的液體的防凍劑的含量調(diào)節(jié)塔底再沸器的再沸率。
根據(jù)其他可選的主題
_所述防凍劑是甲醇。
-在將從洗滌塔抽出的混合物送回所述塔之前，減小混合物中的水和/或其他雜質(zhì)的含量。
-所述壓縮機(jī)是由碳鋼或低合金鋼制成的。
-在壓縮機(jī)的下游，在水的凝固點(diǎn)以下的溫度下分離被壓縮的流體，而沒有在上游通過吸附對其干燥，例如在大氣壓力下在0° C以下的溫度下分離。
-在壓縮機(jī)的下游，在-10°C以下的溫度下分離被壓縮的流體，而沒有在上游通過吸附對其干燥。
-通過吸附或通過滲透或全蒸發(fā)或真空抽吸來凈化所述混合物。
-使用源自用于冷卻和/或凈化在壓縮機(jī)中冷卻和壓縮的流體的單元的冷量來冷卻水和防凍劑的混合物，所述冷量是通過源自用于產(chǎn)生由裝置處理的CO2的壓縮機(jī)的CO2的蒸發(fā)獲得的。
-使用源自用于冷卻和/或凈化在壓縮機(jī)中冷卻和壓縮的流體的單元的冷量來冷冷量是通過冷卻富含CO2的流體或貧含水的冷卻的流體或從這些流體的其中一者獲得的流體或從中獲得這些流體的其中一者的流體的制冷單元產(chǎn)生的冷量獲得的。
-使用源自用于冷卻和/或凈化在壓縮機(jī)(61)中冷卻和壓縮的流體(55)的單元的冷量來冷卻水和防凍劑的混合物，所述冷量是通過使用由貧含水的冷卻的流體的膨脹產(chǎn)生的冷量獲得的。
-在固體低溫冷凝或反升華期間使貧含水的冷卻流體膨脹。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)主題，提供了一種用于處理含水的富含CO2的流體的單元，包括壓縮機(jī)、在該壓縮機(jī)上游的用于洗滌富含CO2的流體的塔、連接到洗滌塔上部的用于防凍劑和水的混合物的入口管線、連接到洗滌塔的下部的用于含水的富含CO2的流體的入口管線、用于從洗滌塔的底部抽出水的管線、連接到洗滌塔的中部的用于從洗滌塔抽出水和防凍劑的混合物的管線、連接到用于抽出所述混合物的所述管線和用于所述混合物的所述入口管線的冷卻裝置以及可選的凈化裝置，該凈化裝置不同于洗滌塔，其連接到用于抽出所述混合物的管線和用于所述混合物的所述入口管線，其特征在于，所述單元包括壓縮機(jī)、用于將凈化掉水的冷卻流體送到所述壓縮機(jī)的裝置、用于從所述洗滌塔在頂部以下的高度處抽出水和防凍劑的混合物的裝置、用于冷卻所述混合物的裝置、用于將冷卻后的混合物送回到所述塔的頂部的裝置、用于通過蒸餾凈化所述混合物的具有塔底再沸器的凈化塔、用于從所述凈化塔的底部抽出含有水和防凍劑的液體的裝置、和用于根據(jù)供應(yīng)洗滌塔冷卻區(qū)段的混合物中或者在凈化塔的底部抽出的液體中的防凍劑的含量調(diào)節(jié)塔底再沸器的再沸率的裝置。
所述防凍劑尤其可以是甲醇。
可選地，所述壓縮機(jī)是由碳鋼或低合金鋼制成的。
所述單元可以包括用于減小從所述洗滌塔抽出的混合物的水含量的裝置和/或用于減小從所述洗滌塔抽出的混合物中的除水之外的雜質(zhì)的含量的裝置。
用于從冷卻的流體提取水的裝置可由相分離器構(gòu)成。
-在壓縮機(jī)中壓縮的貧含水的冷卻流體可以被冷卻然后通過洗滌進(jìn)行處理來去除雜質(zhì)，比如N0X、甲醇或水，以便產(chǎn)生富含雜質(zhì)的液體和凈化的氣體。
-將富含雜質(zhì)的液體送回到所述洗滌塔。
為了產(chǎn)生冷量，可以
-使用在所述單元中凈化的或者用作制冷循環(huán)的CO2的壓縮機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是使一個(gè)設(shè)備具有多個(gè)功能。
_使用工藝中已有的制冷單元(在上游或下游)(氨水或者其他)。
-使用通過被處理流體的膨脹產(chǎn)生的冷量，例如在“固體低溫冷凝”或“反升華”的情形中。
可選地，可以對冷凝的防凍劑除氣并使其再循環(huán)到富含CO2的流——在流55的壓縮和冷卻步驟期間在冷卻塔之后夾帶有可選的水，也可以通過在于0° C的溫度下的冷卻操作的上游與富含CO2的流接觸對夾帶有清洗用水43的防凍劑進(jìn)行除氣和使其再循環(huán)到富含CO2的流。
可選地，可以并聯(lián)連接η (η彡I)個(gè)用于防凍劑去氣的區(qū)段以便增加液體回流，利7用中間泵送使液體流連續(xù)地進(jìn)入這些不同的區(qū)段，氣體流在不同區(qū)段之間均勻地分布。
可選地，可以使用至少一個(gè)網(wǎng)狀填料區(qū)段，使得能夠在具有填料的區(qū)段中實(shí)現(xiàn)低回流速率，以用于甲醇的去氣(區(qū)段C和D)。
如上所述，可以在低溫單元中提取富含防凍劑(例如甲醇)和水的冷凝物以及對防凍劑進(jìn)行回收。
該方法可以適合于在富含CO2的流體中的SO2含量〈lOOppm vol (按體積計(jì)),甚至 SO2 含量 <2000ppm vol，或者 SO2 含量 <20000ppm vol。
在貧含水的流體壓縮之后，可以冷卻并冷凝該流體。在這種情況下，并且在存在能夠與甲醇反應(yīng)的化合物(比如NOx)的情況下，推薦在冷凝之前利用以下物質(zhì)(附圖中的流體 64)稀釋源于所述壓縮的加壓流體
水和/或
甲醇和/或
籲液態(tài)CO2。
可以設(shè)想使通過流體的冷凝產(chǎn)生的至少一部分冷凝物再循環(huán)到洗滌塔。由于所述冷凝物富含甲醇以及可選地N0X，因此可根據(jù)通過NO2使SO2轉(zhuǎn)變成SO3的公知的氧化反應(yīng)來用于SOx的中和，使得可以用水以硫酸的形式去除S03。
換言之，可以將一部分冷凝物傳送到鍋爐。
可選地，所述壓縮機(jī)是由碳鋼或低合金鋼制成的。


將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖2圖示了比較例方法，圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法。
具體實(shí)施方式
在圖2中，將富含CO2的潮濕流體I傳送到洗滌塔3，所述洗滌塔3在小于IObar 的壓力下操作，優(yōu)選地在大氣壓力下操作。首先通過水源7將流體弄濕。在塔3的底部提取水，通過泵2泵送并將其分成兩股。一部分6用作清洗用水，其余部分5分成兩股以形成添加到塔3的水7和與可能的水源13混合的流9。形成的混合物用于通過用水洗滌來冷卻在塔的區(qū)段A中的流體。將補(bǔ)足的堿性試劑31添加到洗滌在區(qū)段B中的流體的水流33 中。水流33通過一循環(huán)形成，該循環(huán)包括在區(qū)段B下方連接到所述塔的管線21、箱23、管線25和29以及泵27。該環(huán)路經(jīng)由流體20清洗。區(qū)段B中的這種洗滌是可選的并且用于移除流體I中存在的SOx或者通過與較低區(qū)段中的水的簡單接觸不能阻止的其他強(qiáng)酸。
區(qū)段C，D和E用于執(zhí)行富含CO2的氣體的冷卻和防凍劑(在該種情況下是甲醇)的回收。將混有20%左右甲醇的水流在-15° C的溫度下經(jīng)由管線53傳送到塔3的頂部。該水流將在區(qū)段E中升起的氣體冷卻，富含水的液體在該區(qū)段下方聚集。將該液體41抽出并分成兩股。一部分43送回到區(qū)段C的頂部，區(qū)段C構(gòu)成了填料區(qū)段，其具有半圓形的橫截面，通過隔離件與具有半圓形橫截面的另一個(gè)區(qū)段D分開。所述隔離件還可以將這兩個(gè)區(qū)段分成兩個(gè)同心區(qū)。將送回到所述塔的所有液體傳送到區(qū)段C而不是區(qū)段D以便于確保區(qū)段C中高的回流速率。通過區(qū)段C下來的液體收集在管線35中，由泵37泵送并且送回到區(qū)段D的頂部。在區(qū)段D下方形成的液體19被傳送到區(qū)段A的頂部，其大部分是水。將從區(qū)段E抽出的液體的其余部分經(jīng)由管45排出，然后通過泵47泵送，以便構(gòu)成流49，添加到該流中的是補(bǔ)足的防凍劑71，以及來自工藝下游部分的含有防凍劑的冷凝物的返回部分。 通過源自用于凈化在塔3的頂部產(chǎn)生的氣體55的單元的液態(tài)CO2流將流體49在交換器51 中冷卻。將冷卻的液體53傳送到區(qū)段E的頂部。含有1500ppm左右的水的氣體55從塔3 的頂部出來，在由碳鋼或低合金鋼制成的壓縮機(jī)57中被壓縮，由正如現(xiàn)有技術(shù)中那樣的精洗/精純化步驟59 (過濾)凈化，過濾構(gòu)件也可以由碳鋼或低合金鋼構(gòu)成，然后所述氣體在由碳鋼或低合金鋼制成的壓縮機(jī)61中壓縮。接下來是可以對富CO2氣體的輕成分(氧氣、氬氣、氫氣、一氧化碳、氮?dú)獾?和/或其較重成分(N02、N2O4, SO2,甲醇、水等)的選擇性凈化， 該步驟的可能的變型在之前的專利申請中進(jìn)行了詳盡描述，以及可能的對富含CO2的最終產(chǎn)品的壓縮步驟或?qū)Ω缓珻O2的最終產(chǎn)品的液化步驟以便其對于輸送系統(tǒng)(通過管線或船) 是可用的或者為了其在工藝中的使用。在該圖中，將所述氣體在交換器63中冷卻并且在相分離器65中分離。將氣態(tài)部分66凈化并且將含有甲醇和水的液態(tài)部分69送回到交換器 51。還將甲醇71的補(bǔ)充流添加到交換器51的上游以補(bǔ)償經(jīng)由塔3的清洗液和氣體66中的防凍劑的損失。
將含甲醇的NO2清洗流11傳送到區(qū)段A上方和區(qū)段B下方。該流源于位于相分離罐65下游的二氧化碳凈化單元。
圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法，其能夠生產(chǎn)比圖2的方法更干燥的富含CO2的流體。
將富含CO2的潮濕流體I傳送到洗滌塔3，所述洗滌塔3在小于IObar的壓力下操作，優(yōu)選地在大氣壓力下操作。首先通過水源7將流體弄濕。在塔3的底部提取水，通過泵 2泵送并將其分成兩股。一部分6用作清洗液，其余部分5分成兩股以形成添加到塔3的水 7和與可能的水源13混合的流9。形成的混合物用于通過與水接觸來冷卻在塔的區(qū)段A中的流體。將補(bǔ)足的堿性試劑31添加到洗滌在區(qū)段B中的流體的水流33中。水流33通過一循環(huán)形成，該循環(huán)包括在區(qū)段B下方連接到所述塔的管線21、箱23、管線25以及泵27。 該環(huán)路經(jīng)由流體20清洗。區(qū)段B中的這種洗滌是可選的并且用于移除流體I中存在的SOx 或者通過與較低區(qū)段中的水的簡單接觸不能阻止的其他強(qiáng)酸。區(qū)段C，D，E和F用于利用防凍劑(在該種情況下是甲醇)執(zhí)行洗滌。將混有少量水的約99%的甲醇流80在約-15° C 的溫度下傳送到塔3的頂部。該流洗滌在區(qū)段F中升起的氣體，富含水的液體在該區(qū)段下方聚集。在該區(qū)段F中，來自于氣體的水被吸收到富含甲醇的洗滌流中。該液體81被抽取出，通過泵83泵送，在交換器85中冷卻，在交換器87中加溫，并且傳送到用作蒸餾塔的凈化塔89的中間位置。塔89包括再沸器95和塔頂冷凝器103。底部液體99通過再沸器95 中的水蒸汽(或熱水)流97加熱，并且被送回到塔89。塔頂氣體101在冷凝器103中部分地冷凝以形成在相分離器105中分離的氣體117和液體107。液體107部分地作為回流液體111被傳送回到塔89，其余部分113被傳送到交換器85，與補(bǔ)償系統(tǒng)中的甲醇損失的補(bǔ)足甲醇71混合。接下來，將形成的流115以兩股傳送到洗滌塔3的頂部。
塔頂氣體117被傳送到區(qū)段E下方。
來自于蒸餾塔的含有水和甲醇的底部液體91在交換器93中用冷卻水冷卻一次， 然后在交換器51中用二氧化碳73冷卻并被傳送回區(qū)段E的頂部。
將從區(qū)段E下方抽取的液體的一部分43送回到區(qū)段C的頂部，所述區(qū)段C構(gòu)成了填料區(qū)段，其具有半圓形的橫截面，通過隔離件與具有半圓形橫截面的另一區(qū)段D分離。所述隔離件還可以將這兩個(gè)區(qū)段分成兩個(gè)同心區(qū)。將送回到所述塔的所有液體傳送到區(qū)段C 而不是區(qū)段D以便于確保區(qū)段C中高的回流速率。帶有甲醇的水45通過泵47泵送以便形成流49并且通過源自用于凈化塔3的頂部處產(chǎn)生的氣體55的單元的液態(tài)CO2流73在交換器51中冷卻，從而產(chǎn)生加溫的二氧化碳75。通過將流45與91混合產(chǎn)生的冷卻后的液體 53被傳送到區(qū)段E的頂部。通過區(qū)段C下來的液體收集在管線35中，由泵37泵送并且送回到區(qū)段D的頂部。在區(qū)段D下方形成的液體19被傳送到區(qū)段A的頂部，其大部分是水。 含有Ippm左右的水的氣體55從塔3的頂部出來，在壓縮機(jī)57中被壓縮，由正如現(xiàn)有技術(shù)中那樣的精洗步驟59 (過濾)凈化，然后氣體在由碳鋼或低合金鋼制成的壓縮機(jī)61中壓縮。 接下來是可以對富CO2氣體的輕成分(氧氣、氬氣、氫氣、一氧化碳、氮?dú)獾?和/或其較重成分(N02、N2O4, SO2,甲醇等)的選擇性凈化，該步驟的可能的變型在之前的專利申請中進(jìn)行了詳盡描述，以及可能的對富含CO2的最終產(chǎn)品的壓縮步驟或?qū)Ω缓珻O2的最終產(chǎn)品的液化步驟以便其對于輸送系統(tǒng)(通過管線或船)是可用的或者為了其在工藝中的使用。在該圖中， 將所述氣體在交換器63中冷卻并且在相分離器65中分離。將氣態(tài)部分66凈化并且將含有甲醇和水的液態(tài)部分69送回到相分離器105。
為了調(diào)節(jié)傳送到洗滌塔3的甲醇的量，可以根據(jù)針對系統(tǒng)中的一股流(尤其是流 115、流53、流81或流41)使用分析器測量的甲醇含量來修改再沸器95的再沸率，所述分析器測量驅(qū)動(dòng)被傳送到再沸操作的熱量的含量。
必須對由流81和流113構(gòu)成的甲醇環(huán)路進(jìn)行凈化以便不僅移除在區(qū)段F中從富 CO2氣體中抽出的水，而且移除可能聚集在所述環(huán)路中的可選的其他雜質(zhì)(H2S、02、CO2, HCl 等等)。存在許多凈化甲醇環(huán)路的方式
I)使用原料氣對來自于清洗用水的甲醇進(jìn)行去氣(圖3)
1-1 O甲醇去氣系統(tǒng)結(jié)合在原料流的冷卻塔中，其還用于移除SOx和/或N0X。
這樣，不需要附加的鼓風(fēng)機(jī)，由于增加的流量降低了除氣氣體的溫度，并且可以僅使用一個(gè)塔將冷卻(區(qū)段A)、N0x-S0x的凈化(區(qū)段B)、甲醇的去氣(區(qū)段C和D)、用于降低露點(diǎn)的冷卻(區(qū)段E)和利用甲醇洗滌以用于將水降低至ppm水平(區(qū)段F)等功能結(jié)合起來。
1-2 由于當(dāng)使用所有的原料氣來對清洗用水進(jìn)行去氣時(shí)液體與氣體之間非常低的比率，可以使用如下的元件來建立氣體與液體之間的質(zhì)量和熱量交換
-蒸餾塔板
-網(wǎng)狀填料
_用于氣體的平行區(qū)段，液體從一個(gè)區(qū)段串聯(lián)地流到另一個(gè)區(qū)段。
2 )在冷箱中利用液態(tài)CO2對氣體進(jìn)行洗滌
3)關(guān)于清洗氣體或液體的吸附劑(所有種類沸石、活性炭等等)
4)清洗或液體回路上的膜
5)液體在真空下的快速膨脹
6)全蒸發(fā)(用于將乙醇和水分離成液相的以不同方式使用的膜系統(tǒng))。
在圖2和3的壓縮機(jī)68之后，在含有甲醇的富CO2氣體的冷凝期間，最重的化合物將以第一冷凝液滴濃縮。如果被處理的氣體含有N0X，會(huì)利用來自氣體的氧將NO至少部N2O4。由于在壓力升高和溫度下降期間加速了氧化反應(yīng)，所以如果在被處理的氣體中存在NOx則在第一冷凝液滴中將存在N02。甲醇也將從第一液滴起冷凝。
眾所周知，甲醇和N0x可以根據(jù)多種機(jī)制反應(yīng)，在氣相中和在液相中均可，某些反應(yīng)涉及水和/或硝酸，其他的僅涉及甲醇和no2。這樣形成的化合物可以是活性的。
尤其可以提到如下的反應(yīng)
.2N02 +CH3OH CH3ONO2 + HNO2
HCOOH + HISO、篤 3C02 + 4H20 + NO
.N2O4 + CH3OH 篤 CH3ONO + HNO權(quán)利要求
1.一種用于壓縮含水的富含CO2的流體的方法，其中在壓縮機(jī)(5)中對富含CO2的流體進(jìn)行壓縮，在壓縮步驟的上游，將防凍劑與含水的富含CO2的流體進(jìn)行混合，對含有防凍劑的富含CO2的流體進(jìn)行冷卻，從冷卻的流體中分離出水，在所述壓縮機(jī)中對貧含水的冷卻的流體進(jìn)行壓縮，其特征在于，將所述含水的富含CO2的流體傳送到優(yōu)選地在頂部被供給水和防凍劑的混合物的洗滌塔(3)，在洗滌塔中所述流體被冷卻并與水分離，并且在洗滌塔頂部提取出貧含水的冷卻的流體，在所述頂部以下的高度處從洗滌塔提取出水和防凍劑的混合物，將所述混合物冷卻，通過在凈化塔(89 )中的蒸餾將所述混合物凈化，所述凈化塔具有塔底再沸器(95)，從所述凈化塔的底部提取出含水和防凍劑的液體，將該液體送回到洗滌塔的頂部并且根據(jù)供應(yīng)洗滌塔的冷卻區(qū)段(E，F(xiàn))的液體(41，53，115)或者在凈化塔的底部提取出的液體或者從洗滌塔的區(qū)段(F)抽取出的液體(81)的防凍劑含量調(diào)節(jié)所述塔底再沸器的再沸率?！?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中減小從所述洗滌塔提取出的混合物中的水和/或其他雜質(zhì)的含量，然后將其傳送回所述洗滌塔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中所述壓縮機(jī)(5)由碳鋼或低合金鋼制成。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中在所述壓縮機(jī)的下游，在低于水的凝固點(diǎn)的溫度下將壓縮流體分離，而沒有在上游通過吸附對壓縮流體進(jìn)行干燥，例如在大氣壓力下在0° C以下的溫度進(jìn)行分離。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中在所述壓縮機(jī)的下游，在低于-10°C的溫度下將壓縮流體分離，而沒有在上游通過吸附對壓縮流體進(jìn)行干燥。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中通過吸附或通過滲透或全蒸發(fā)或真空抽吸來凈化所述混合物。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中使用源自用于冷卻和/或凈化在壓縮機(jī)(61)中冷卻和壓縮的流體(55)的單元的冷量來冷卻水和防凍劑的混合物，所述冷量是通過源自用于產(chǎn)生由裝置處理的CO2的壓縮機(jī)的CO2的蒸發(fā)獲得的。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中使用源自用于冷卻和/或凈化在壓縮機(jī)(61)中冷卻和壓縮的流體(55)的單元的冷量來冷卻水和防凍劑的混合物，所述冷量是通過冷卻富含CO2的流體或者貧含水的冷卻的流體或者從這些流體中的一者獲得的流體或者從中獲得這些流體中的一者的流體的制冷單元產(chǎn)生的冷量獲得的。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中使用源自用于冷卻和/或凈化在壓縮機(jī)(61)中冷卻和壓縮的流體(55)的單元的冷量來冷卻水和防凍劑的混合物，所述冷量是通過使用由貧含水的冷卻的流體的膨脹產(chǎn)生的冷量獲得的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在固體低溫冷凝或反升華期間使貧含水的冷卻的流體膨脹。
11.一種用于處理含水的富含CO2的流體的單元，包括壓縮機(jī)(61)，其特征在于，所述單元在所述壓縮機(jī)的上游包括用于洗滌富含CO2的流體的塔(3)、連接到洗滌塔上部的用于防凍劑和水的混合物的入口管線(53)、連接到洗滌塔的下部的用于含水的富含CO2的流體的入口管線(I)、用于從洗滌塔的底部提取水的管線(4)、連接到洗滌塔的中部的用于從洗滌塔抽取水和防凍劑的混合物的管線(41)、連接到用于抽取所述混合物的所述管線和用于所述混合物的所述入口管線的冷卻裝置(51)、以及可選的連接到用于抽取所述混合物的管線和用于所述混合物的所述入口管線的凈化裝置(89)，該凈化裝置不同于所述洗滌塔，其特征在于，所述單元包括壓縮機(jī)、用于將凈化掉水的冷卻的流體傳送到所述壓縮機(jī)的裝置(55)、用于從所述洗滌塔在頂部以下的位置提取水和防凍劑的混合物的裝置、用于冷卻所述混合物的裝置、用于將冷卻的混合物傳送回所述塔的頂部的裝置、用于通過蒸餾凈化所述混合物的具有塔底再沸器(95)的凈化塔(89)、用于從所述凈化塔的底部提取含有水和防凍劑的液體的裝置和用于根據(jù)供應(yīng)所述洗滌塔的冷卻區(qū)段(E，F(xiàn))的混合物或者在所述凈化塔的底部提取的液體的防凍劑的含量調(diào)節(jié)所述塔底再沸器的再沸率的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的單元，其中所述壓縮機(jī)(61)由碳鋼或低合金鋼制成。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的單元，包括用于減小從所述洗滌塔提取的混合物中的水的含量的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求11、12或13所述的單元，包括用于減小從所述洗滌塔提取的混合物中的除水之外的雜質(zhì)的含量的裝置。
全文摘要
在用于壓縮含有水的富含CO2的流體的方法中在壓縮機(jī)中對富含CO2的流體進(jìn)行壓縮；在壓縮步驟的上游，將防凍劑與含水的富含CO2的流體進(jìn)行混合；對含有防凍劑的富含CO2的流體進(jìn)行冷卻，將水與冷卻的流體分離，在壓縮機(jī)中對貧含水的冷卻的流體進(jìn)行壓縮；將含水的富含CO2的流體傳送到被供給水/防凍劑混合物(53)的洗滌塔(3)，在洗滌塔中流體被冷卻并與水分離，并且將貧含水的冷卻的流體在洗滌塔頂部抽出；在頂部以下的高度處將水/防凍劑混合物從洗滌塔抽出;將所述混合物冷卻；在具有塔底再沸器(95)的凈化塔(89)中通過蒸餾將所述混合物凈化；從所述凈化塔的底部抽出含水和防凍劑的液體；使該液體返回洗滌塔的頂部；根據(jù)供應(yīng)洗滌塔冷卻區(qū)段(E，F(xiàn))的液體(41，53，115)或者從凈化塔的底部抽出的液體或者從洗滌塔的區(qū)段(F)抽出的液體(81)的防凍劑含量調(diào)節(jié)塔底再沸器的再沸量。
文檔編號B01D53/26GK102933283SQ201180028755
公開日2013年2月13日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者A·布里格利亞, P·科特, A·達(dá)德 申請人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司