用于從氣體流、尤其從煙氣流中分離二氧化碳的方法以及用于氣體流、尤其煙氣流中的二 ...的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于從氣體流、尤其從煙氣流中分離二氧化碳的方法。此外，本發明涉及一種用于氣體流、尤其煙氣流中的二氧化碳的分離設備。
【背景技術】
[0002]在氣候變化的背景下，全球性的目標是:降低有害物質到大氣中的排放。這尤其適用于二氧化碳(C02)的排放，所述二氧化碳在大氣中積聚，妨礙地球的熱放射進而作為溫室效應弓I起地表溫度的提高。
[0003]尤其在用于產生電能的化石燃燒的發電廠設施中，通過燃燒化石燃料形成含二氧化碳的煙氣。為了避免或為了降低二氧化碳到大氣中的排放，二氧化碳必須從煙氣中分離出去。相應地，尤其在現有的化石燃燒的發電廠中探討適當的措施，以便在燃燒之后將所產生的二氧化碳從廢氣中分離出去(燃燒后捕獲)。
[0004]對此，在燃燒之后通過借助于清洗介質或吸收介質的吸收-解吸工藝從相應的氣體流中洗出包含在煙氣中的二氧化碳作為技術上的實現方案。對此，通常使用含胺的清洗介質，所述清洗介質顯示出良好的選擇性和對于二氧化碳的高的容量。
[0005]然而，該基于胺的清洗介質由于包含在煙氣中作為副組成部分的氧化氮(N0X)的作用傾向于構成亞硝胺。在非揮發性的作為清洗介質使用的胺、如氨基酸鹽溶液的情況下，可能形成的亞硝胺同樣是非揮發性的進而與排放不相關。然而，少量的揮發性的胺能夠作為熱學的和氧化的分解產物產生(尤其甲胺)進而盡管如此還是在低的水平上產生少量的排放相關的成分。
[0006]胺和/或相應作為后續產物形成的亞硝胺在清洗介質中聚集，直至在分解產物或分解后續產物(總降解產物)的形成率以及其從工藝中的提取之間設定穩定的平衡。降解產物隨時間在分離過程中濃縮。由于在分離過程中引入的高的煙氣量和降解產物的提濃，在此會造成這些成分排出到大氣中。需防止這種進入環境中的排放。
[0007]相應地，在此期間使用清洗介質，其中將氨基酸鹽用作為活性成分。氨基酸鹽具有如下優點:其不具有顯著的蒸汽壓，使得能夠避免從吸收器中排出。然而即使在使用具有氨基酸鹽作為活性成分的清洗介質時也不能夠防止清洗介質的降解。
[0008]盡管，具有氨基酸鹽的清洗介質的分解產物大部分又是鹽類成分，所述鹽類成分同樣不具有顯著的蒸汽壓。然而即使在含氨基酸鹽的清洗介質中也能夠產生由氨和易揮發的胺形成的小部分降解或分解產物、如甲胺。甲胺用作為用于形成二甲胺的前體，所述二甲胺又通過與N0X的反應形成與排放相關的二甲基亞硝胺。亞硝胺以及其他所包含的胺積聚在清洗介質中并且經由已通過吸收器清除掉二氧化碳的煙氣共同排出到大氣中。
[0009]為了受控地去除胺和亞硝胺，迄今為止通常使用所謂的回收器，所述回收器從清洗介質中提取可溶的雜質、如胺。然而，由此所實現的避免揮發性成分的所不允許的排放僅通過清洗介質的所不期望的損失來實現。
[0010]為了避免上述情況，例如能夠使用用于從吸收器中排出的氣體的清潔設備。然而，這種連接在吸收器下游的清潔設備與高的投資成本和結構耗費關聯。
[0011]除了回收器之外，能夠使用連接在解吸器下游的清潔設備作為另外的替選方案。對此從W0 2013/023918中已知一種方法，其中從0)2分離工藝的吸收劑循環中分離易揮發的降解產物。對此，將出自連接在解吸器下游的冷凝器的冷凝物輸送給清潔設備，在所述清潔設備中以蒸餾的方式或借助于活性炭清洗器清除冷凝物所包含的降解產物。可惜這種方法在特定的邊界條件下不可以經濟地執行。
【發明內容】
[0012]因此本發明的第一目的是，提出一種用于從氣體流中分離二氧化碳的方法，所述方法在保持所使用的清洗介質的容量的條件下能夠實現從清洗介質中受控地且成本適宜地去除降解產物并且同時防止或者盡可能顯著地降低降解產物的可能的到大氣中的排放。
[0013]本發明的第二目的是:提出一種用于氣體流中的二氧化碳的分離設備，借助所述分離設備可執行相應的方法。
[0014]根據本發明，本發明的第一目的通過一種用于從氣體流中、尤其從煙氣流中分離二氧化碳的方法來實現，其中使氣體流在分離設備的吸收器中與清洗介質接觸以分離包含在氣體流中的二氧化碳，被加載的清洗介質輸送給分離設備的解吸器以釋放二氧化碳，從解吸器中提取蒸汽流并且為了形成冷凝物將其輸送給冷卻設備，并且在冷卻設備中形成的冷凝物至少部分地輸送給清潔設備，在所述清潔設備中借助于逆向滲透器和/或借助于離子交換器去除包含在冷凝物中的降解產物。
[0015]在此，本發明基于如下事實:即使在使用具有可忽略的小的蒸氣壓的相應的活性成分的清洗介質時也會因熱分解或氧化分解形成降解產物。在此，注意力尤其集中在用作為用于形成有害于環境的亞硝胺的前體的氨和易揮發的胺的形成上。相應地，必須從清洗介質中去除胺，以便防止亞硝胺的形成和其到大氣中的排放。
[0016]盡管能夠通過常見的回收器降低可能出現的胺或亞硝胺排放。但是這僅通過清洗介質的所不期望的損失來實現。
[0017]除了這種回收器之外，所使用的清潔設備僅受限地適合于:實現用于經濟地且可容易集成地清潔在分離工藝中所使用的清洗介質的前提條件。
[0018]在考慮上述問題的情況下，本發明認識到:當將待處理的冷凝物輸送給清潔設備時，能夠有效且經濟地從清洗介質中去除降解產物，在所述清潔設備中，借助于逆向滲透器和/或借助于離子交換器去除包含在冷凝物中的降解產物。
[0019]在該方法中，從解吸器提取蒸汽流，所述蒸汽流被輸送給冷卻設備。蒸汽流基本上包含二氧化碳、水和在清洗介質中形成的揮發性的胺。蒸汽流被輸送給冷卻設備并且在那里冷凝。基本上由水、小份額的碳酸(H2C03)以及小份額的氨和冷凝的胺、尤其甲胺構成的冷凝物最后被輸送給該清潔設備或每個清潔設備。在此，能夠完全地或部分地進行冷凝物至清潔設備的輸送。
[0020]通過使用清潔設備，有針對性地從所述工藝中提取出胺雜質，在所述清潔設備中借助于逆向滲透器和/或借助于離子交換器去除包含在冷凝物中的降解產物。特別地，包含在冷凝物中的甲胺、即用于形成揮發性的二甲基亞硝胺的前體，因此能夠被去除。
[0021]也將如在回收器運行時不可避免的清洗介質損失最小化。在降解率相同的情況下，因此要么能夠降低通過回收器的通過量，要么在回收器功率相同的情況下，進一步降低揮發性降解產物的排放。
[0022]逆向滲透器在此要么可與離子交換器共同地使用要么可作為用于清潔冷凝物的單獨的方法使用。在共同地使用逆向滲透器與離子交換器時，這兩個方法步驟適當地依次進行。順序在此能夠根據所述方法和用于執行所述方法的設施來選擇。
[0023]污染的冷凝物能夠通過逆向滲透器便宜且簡單地清潔。逆向滲透器是過濾方法，所述過濾方法濾除分子范圍中的離子雜質。在此，向著過濾介質擠壓被污染的液體、當前即待清潔的冷凝物。雜質保留在過濾器上游并且冷凝物穿過過濾介質。將半透膜片用作為過濾介質。在逆向滲透器中，僅形成雜質的小的提濃的流和純水的大的流。在此，干凈的水例如能夠引回到所述工藝中，而被污染的流例如能夠被輸送給生物處理設施。
[0024](替選于或附加于逆向滲透器)，離子交換器的使用也能夠實現簡單地清潔冷凝物。在離子交換器中使用如下材料，借助所述材料能夠通過相同電荷的其他的離子取代溶解的離子。例如能夠將用離子交換器材料填充的柱或膜片用作為離子交換器，所述柱或膜片分別由待處理的溶液、當前即待清潔的冷凝物穿流。待交換的離子結合在離子交換器材料上，所述離子交換器材料就其而言為此將事先結合的等物質量的離子輸出到溶液中。
[0025]在此，待清潔的冷凝物尤其僅是全部清洗介質的小的子流，使得所述清潔設備與容量必須適合于從整個分離過程中吸收清洗介質的清潔設備相比顯著更小地構成。此外，可尤其有效地實行冷凝物的清潔，因為降解產物在冷凝物中提濃。
[0026]整體上，通過使用逆向滲透器和/或通過使用離子交換器以從清洗介質中去除揮發性的降解產物，能夠耗盡清洗介質中作為用于形成潛在有害的亞硝胺(尤其二甲基亞硝胺)的前體的所不期望的胺(尤其甲胺)進而避免不允許的