用于多單元氣體處理的系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明的領域是氣體處理系統和方法。
【背景技術】
[0002]以下的【背景技術】討論包括可能對于理解本發明有用的信息。其并非承認本文所提供的任何信息是現有技術或是與目前要求保護的發明有關，也并非承認明確地或隱含地引用的任何出版物是現有技術。
[0003]在二氧化碳(C02)捕集領域、特別是低壓、燃燒后的C02捕集領域中，通常要處理大量的氣體。由于法規和條例限制了從大型、單點排放源排出的C02的量，必須要處理的氣體的體積將變得越來越大。這些大的氣體流需要多個系列的大規模氣體處理塔，其通常占用寶貴的地塊空間，這代表了很高的資金成本并增加了工廠的設備總數量。
[0004]隨著可再生能量(例如太陽能、風能等)越來越普遍，以深度調節能力來操作動力和碳捕集裝置是重要的。
[0005]本文所討論的所有外來材料都通過引用將其全部并入本文中。在所并入的參考文獻中的術語的定義或使用與本文所提供的該術語的定義不一致或相反的情況下，采用本文所提供的該術語的定義而不采用該參考文獻中的該術語的定義。
[0006]因此，仍需要改進的氣體處理系統和方法，其具有降低的復雜度而同時允許有擴展的能力以滿足容量需求。
【發明內容】
[0007]本發明的主題提供了設備、系統和方法，其能夠更高效地處理氣體，并同時能減少所需的結構材料和時間、裝備要求以及地塊空間需求。
[0008]優選的系統包括一個或多個氣體處理塔，每個氣體處理塔具有外殼體。所述塔優選地以模塊化的方式組合了被安置在外殼體內的兩個或更多個單元，每個單元具有氣-液接觸區域。尤其優選的是，所述單元被相互流體耦接，并共享底部中的公共液體空間。所述單元中的至少一個可包括流體出口，來自每個單元的流體可通過該流體出口排出。這有利地減少了從單元移除流體所需的設備的數量。
[0009]優選的系統還是模塊化的，使得能夠快速地將額外的塔耦接到現有的氣體處理塔，從而擴展系統的最大輸出。另外，系統的模塊化方式允許操作時和建造期間的靈活性，并簡化了翻新改造和廠房擴建。
[0010]另外，本文討論的本發明的主題允許將多個氣體處理塔組合成單個模塊化單元。在氣體處理塔變得太大時(例如800MW的單元)，這樣的單元通過使用多單元塔來進行氣體處理而允許維持單個系列。
[0011]本文討論的本發明的主題尤其適用于碳捕集系統，不過也可應用于例如包括煙道氣脫硫和煙道氣冷卻的任何低壓吸收系統中。
[0012]除非上下文表明了相反的內容，本文所闡述的所有范圍應被解釋為包括其端點，并且端部開放的范圍應被解釋為包括商業實用值。同樣，除非上下文表明了相反的內容，所有的值的列表應被考慮為包括中間的值。
[0013]結合附圖，本發明的主題的各種目的、特征、方面和優點將從以下優選實施例的詳細描述變得明顯，在附圖中，相同的數字表示相同的部件。
【附圖說明】
[0014]圖1為具有至少兩個單元的氣體處理塔的一個實施例的示意圖。
[0015]圖2為具有四個單元的氣體處理塔的另一個實施例的示意圖。
[0016]圖3A為具有N個單元的氣體處理塔的另一個實施例的示意圖。
[0017]圖3B為圖3A的氣體處理塔的平面圖。
[0018]圖4為模塊化氣體處理系統的平面圖，其容量能夠從四個單元增加到八個單元。
[0019]圖5為用于氣體處理的方法的一個實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]應該理解，所公開的技術提供了多種有利的技術效果，包括減少建造材料、設備要求以及地塊空間需求，同時允許在操作時和建造期間具有靈活性。
[0021]接下來的討論提供了本發明的主題的許多示例性實施例。雖然每個實施例代表了本發明的元件的單一組合，但本發明的主題被認為包括所公開的元件的所有可能的組合。因此，如果一個實施例包括元件A、B和C，并且第二個實施例包括元件B和D，那么即使未明確地公開，本發明的主題仍被認為包括A、B、C或D的其它剩余的組合。
[0022]在圖1中，氣體處理塔100被示出具有外殼體102。塔100優選地至少包括被安置在外殼體102內的第一和第二單元110和120。然而，可以預期的是，塔100可任選地包括三個或更多個單元。第一和第二單元110和120的每一個優選地分別包括氣-液接觸表面區域114和124，使得每個單元能清洗或以其他方式調節進入的氣體。
[0023]尤其優選的是，第一和第二單元110和120經由共享的公共液體空間130被相互流體親接(例如液體能在單元之間流動)。以這種方式，液體能夠例如通過開口 132而在單元110和120之間共享。如圖1所示，第一和第二單元110和120被第一壁134分隔，第一壁134在第一壁134的底部中具有開口 132，使得單元110和120的每一個內的液體能經由開口 132流到另一個單元。這種塔100僅需要單列的通向塔100 (例如液體入口 150)以及來自塔100(例如流體出口 140和栗142)的栗和管道，從而優化用地面積并減少設備數量和成本。為了促使液體從單元110被動移動到單元120，可預期是的，單元110和120中的一者或二者可包括向下傾斜的底板136。
[0024]可預期的是，塔100可由鋼或內襯混凝土建造，不過也可使用任何商業上適當的材料。在使用混凝土的情況下，可進一步預期的是，混凝土可以內襯有塑料、瓷磚或其他不透的惰性材料。
[0025]流體出口 140可被耦接到第二單元120，使得來自第一和第二單元110和120 二者的流體能經由流體出口 140排出。這是有利的，因為其通過使每個單元不再需要單獨的出口管道而減少了塔100的管道的復雜度，同時還減少了栗和其它所需部件的總數量。
[0026]優選地，流體出口 140包括至少一個栗142，以促進從塔100移除液體。在一些預期的實施例中，栗142可為立式罐形栗，以最小化容器裙圍高度并取消抽吸管道和閥門。
[0027]多單元塔100通常將會具有與單元一樣多的氣體入口。因此，如圖1所示，第一和第二單元110和120的每一個分別包括入口 112和122。
[0028]有利地，與現有技術的塔構造相比，塔100最小化了地塊空間，同時還由于每個單元能夠被單獨地操作而提供了操作靈活性，使得不必同時操作所有單元。這允許非常低的調節比。例如，可通過關閉單元110和120中的一個或多個而容易地下調多單元塔100。在這個問題上，可改變二氧化碳捕集裝置的容量以匹配變化的電廠負荷。
[0029]單元110和120優選地以模塊化方式建造，簡化了通過將額外單元添加到現有系統而進行的改造或增容。這些額外的單元可有利地使用現有單元的現有流體入口和出口，從而減少了對額外設備和地塊空間的需求。
[0030]塔100可進一步包括一個或多個排氣出口 160。如圖1所示，出口 160可被流體耦接到第一和第二單元110和120的每一個，然而每個單元可替代地具有其自己的出口。
[0031]圖2示出了氣體處理系統200，其具有被并排成組安置的四個單元210A-210D，然而還可預期將單元直列地安置。雖然未示出，單元210A-210D的每一個可包括氣體入口212。公共液體空間230可將單元210A-210D相互流體耦接，并且將單元210A-210D耦接到流體出口 240。單元210A-210B可經由將單元210A與單元210B隔開的壁中的開口 232流體耦接。單元壁可包括另外的開口，從而允許單元210A-210D相互流體耦接。
[0032]替代地，可預期的是，單元210A-210B可被相互流體耦接并被流體耦接到流體出口 240，并且單元210C-210D可被相互流體耦接并被流體耦接到第二流體出口。
[0033]單元210A可包括液體入口，其將流體供給到安置在單元210A內的分配器250。可進一步預期的是，液體入口還可將流體供給到單元210C以及也可能供給到單元210B和210D，以減少所需的液體入口的數量。在其它可預期的實施例中，單元可具有兩個或更多個液體入口。例如，單元210A和210C可共享來自第一液體入口的流體，而單元210B和210D可共享來自第二液體入口的流體。
[0034]單元210A-210D可共享一個或多個排氣出口。如圖2所示，單元210A-210B可共享第一排氣出口 260，而單元210C-210D可共享第二排氣出口 262。替代地，每個單元可具有其自己的排氣出口，該排氣出口可以供給到或可以不供給到公共排氣管。
[0035]圖3A-3B示出了氣體處理系統300的另一個實施例，其具有以直列方式安置的多個單元310A-310N，然而可預期的是，單元中的一些可被分組，例如具有單元的并排成組的塔。系統300可進一步包括多個塔，每個塔包括相互流體耦接的至少兩個單元。
[0036]如圖3A所示，單元310A-310N可經由過