由流體料流，尤其是由合成氣回收二氧化碳的方法

專利名稱：由流體料流，尤其是由合成氣回收二氧化碳的方法
由流體料流，尤其是由合成氣回收二氧化碳的方法本發明涉及一種由含二氧化碳的流體料流，尤其是合成氣、轉換合成氣(shifted syngas)或天然氣回收二氧化碳和其他酸性氣體的方法。近年 來，由于大氣中二氧化碳增加導致的全球變暖已經被認為是一個問題。因此， 一直嘗試俘獲來自燃煤發電廠和工業煙@的二氧化碳釋放并通過將其深埋于土壤或海洋中而使其掩蔽。含碳燃料如煤、油、天然氣、生物質或石油焦充裕且成本低并且可以用于發電。市場上存在不同的發電技術。常規發電廠技術如粉煤(PC)或天然氣聯合循環(NGCC)通常通過使用空氣、富氧空氣或氧氣焚燒化石燃料。由于更嚴格的環境法規、對具有更高效率的發電方法的研究以及使用石油焦和生物質作為原料的需求增加，已經開發了整體煤氣化聯合循環(IGCC)系統，其與傳統發電廠相比具有實現改進效率的潛力。在該系統中，通過煤或其他含碳燃料的部分氧化產生合成氣(氫氣和一氧化碳的混合物)。這允許在燃燒之前清除硫和其他雜質。此外，若需要碳掩蔽，則可以使用水煤氣轉換反應使一氧化碳與蒸汽反應而形成二氧化碳和氫氣。然后可以使用本領域已知的常規技術回收二氧化碳。這允許為了掩蔽而在燃燒前回收二氧化碳。WO 2008/157433描述了混合型IGCC裝置，其被改裝而提供碳俘獲和儲存，其中離開熱氣體凈化系統的合成氣通過部分氧化器、合成氣冷卻器、水煤氣轉換反應器和用于從氣態燃料分離二氧化碳的吸收系統，然后干燥所述二氧化碳并在掩蔽之前壓縮。在工業規模上通常將有機堿如鏈烷醇胺的水溶液用作吸收流體以從流體料流中除去二氧化碳。當二氧化碳溶解時，由該堿和二氧化碳形成離子產物。該吸收流體可以通過膨脹到更低壓力或汽提而再生，其中離子產物逆反應而釋放二氧化碳和/或由蒸汽汽提出二氧化碳。在再生方法之后可以再利用該吸收流體。然而，盡管處理高壓流體這一事實，但通過常用方法由該流體分離的二氧化碳具有接近大氣壓力的低壓。這是不利的，因為對于上述永久儲存目的，必須將二氧化碳由低壓加壓至注射所要求的約150巴(絕對壓力)的壓力。某些工業應用，例如在尿素生產中也要求在高壓下的二氧化碳。在高壓氣態進料流的處理中，通常使用兩工段方法。將較小部分的再生的吸收液 (貧溶劑)供入吸收器頂部并將較大部分的僅部分再生的吸收液(半貧溶劑)供入吸收器中央。在部分再生的吸收液的回路(半貧回路)中除去大部分二氧化碳并且僅使用再生的吸收液進行凈化。再生步驟通常包括使富含二氧化碳的吸收流體由吸收器中占主導的高壓膨脹或閃蒸至更低壓力，由此部分再生負載的吸收液。較小部分的吸收液通過直接或間接加熱而熱再生。現有技術公開了幾種其中在高于大氣壓力的壓力下回收二氧化碳的方法。在高于大氣壓力下實施再生步驟的優點是可以省去壓縮的低壓工段。因此，EP-A 768 365教導了一種由高壓天然氣除去高度濃縮的二氧化碳的方法， 包括使具有30kg/cm2(30巴絕對壓力)或更大壓力的天然氣與吸收流體氣/液接觸的吸收步驟以及加熱富含二氧化碳的吸收流體而不對其減壓的再生步驟，由此釋放高壓二氧化碳。
US 6，497，852描述了一種二氧化碳回收方法，其中將二氧化碳由進料流優先吸收到液體吸收劑流體中，將所得料流加壓至足以能夠使該料流在35psia(2. 4巴絕對壓力)或更大的壓力下達到汽提塔頂部的壓力以及在汽提塔中在35psia(2. 4巴絕對壓力)或更高的壓力下由該料流汽提二氧化碳。 WO 2005/009592涉及一種在超過50psia (3. 5巴絕對壓力)且不超過300psia (20 巴絕對壓力)的壓力下進行的酸性氣體再生方法。將由再生器排出的分離的氣體料流壓縮并注入地下儲槽中。然而，這些其中在高于大氣壓力的壓力下回收二氧化碳的方法涉及比上述兩工段方法顯著更高的再沸器負荷。本發明尋求提供一種兩工段二氧化碳回收方法，其中降低了二氧化碳回收所需的總能量和/或其中在高于大氣壓力的壓力下回收至少部分二氧化碳以降低例如為了掩蔽而壓縮二氧化碳所需的能量，而不顯著提高該方法的能量需求。本發明提供了一種從流體中除去二氧化碳的方法，包括如下步驟(a)通過使所述流體與液體吸收劑在第一吸收區中以及隨后在第二吸收區中逆流接觸而處理所述流體，以將至少一部分含于所述流體中的二氧化碳吸收到所述吸收劑中；(b)使負載的吸收劑減壓以釋放二氧化碳第一料流并得到部分再生的吸收劑；(c)使部分再生的吸收劑第一料流再循環到第一吸收區中；(d)加熱部分再生的吸收劑第二料流以釋放二氧化碳第二料流并得到再生的吸收劑；(e)使所述再生的吸收劑再循環到第二吸收區中；(f)通過冷卻所述二氧化碳第二料流而冷凝夾帶于所述二氧化碳第二料流中的水蒸氣并通過間接熱交換而將至少部分回收的熱轉移到部分再生的吸收劑。本發明進一步提供了一種從流體中除去二氧化碳的裝置，其包括(a)包括用于使所述流體與液體吸收劑逆流接觸的第一吸收區和第二吸收區的吸收塔；(b)用于使負載的吸收劑減壓以釋放二氧化碳第一料流并得到部分再生的吸收劑的減壓單元；(c)由所述減壓單元底部到所述第一吸收區的使部分再生的吸收劑第一料流再循環到第一吸收區中的管線；(d)用于加熱部分再生的吸收劑第二料流以釋放二氧化碳第二料流并得到再生的吸收劑的汽提單元；(e)從所述汽提單元底部到所述第二吸收區的用于使所述再生的吸收劑再循環到第二吸收區中的管線；以及(f)用于冷卻所述二氧化碳第二料流并在減壓單元底部將至少部分回收的熱轉移到部分再生的吸收劑的間接傳熱裝置。在優選實施方案中，加熱所述部分再生的吸收劑第二料流在至少3巴(絕對)，優選3. 5-10巴的升高的壓力下進行，并且所述二氧化碳第二料流在升高的壓力下回收。在升高的壓力下回收的二氧化碳第二料流可以便利地引入二氧化碳加壓單元，其中可以省去壓縮的低壓工段。在優選實施方案中，至少在升高的壓力下回收的所述二氧化碳第二料流占在所述二氧化碳第一料流和所述二氧化碳第二料流中除去的二氧化碳總量的至少15%，優選 20-30% (例如基于體積％ s. t. ρ·)。
在一個實施方案中，將在再生步驟過程中釋放的包含二氧化碳的料流倒入地下區以進行儲存。例如，可以將在升高的壓力下回收的料流注入含有烴的地下礦床，尤其是含有油的地下礦床中以永久儲存。釋放的氣態料流要求加壓至足夠高以允許注入地下區中的壓力。二氧化碳的另一用途涉及通過與氨反應轉化成尿素。對于作為尿素反應器的進料的用途，也必須壓縮二氧化碳。二氧化碳的另一用途涉及生產食品級CO2,因為來自所述二氧化碳第二料流的CO2 具有非常高的CO2雜質，便于進一步的下游提純步驟。在高于大氣壓力的壓力下回收至少一部分二氧化碳的優點是降低了總壓縮負荷。 例如，在5巴(絕對壓力)的壓力下回收二氧化碳允許省去至少一個壓縮工段，而在9巴的壓力下進行再生步驟與在大氣壓力下釋放酸性氣體相比具有省去至多2個壓縮工段的潛力。在本發明的實施方案中，待處理的流體選自含二氧化碳的合成氣或轉換合成氣。 對于本發明的目的，術語“轉換合成氣，，意欲包括完全或部分轉換的合成氣。合成氣主要由氫氣、一氧化碳和非常常見地一些二氧化碳構成并且可以含有顯著量的氮氣。存在幾種生產合成氣的方式。氣化(或部分氧化)是將碳基產品如煤、生物質和石油轉化成一氧化碳和氫氣的方法。這通過使產品和不足化學計算量的氧氣之間在氣化器中發生化學反應以產生合成氣而進行。氣化是一種由有機材料獲得能量的高度有效方法并且可以用作處置廢物的方法。在本發明的實施方案中，該方法包括氣化選自含碳材料、烴類材料、生物質和城市垃圾的材料而形成合成氣。該氣化方法所適合的燃料包括但不限于煙煤、次煙煤、褐色煤(brown coal)、褐煤(lignite)、煤渣(clinkering)、高灰煤和生物質。氣化方法可以在高壓下操作以最小化或省去達到適合下游加工的所需升高壓力所需要的合成氣壓縮。離開氣化器的合成氣通常送入合成氣冷卻器和熱氣體凈化系統，包括鹵化物洗滌器和脫硫裝置。鹵化物洗滌器可以除去氯化氫和其他鹵化物。在一些實施方案中，鹵化物洗滌器由填充有天然小蘇打或二碳酸氫三鈉(其活性成分為碳酸氫鈉的礦物)的卵石床的壓力容器構成。脫硫裝置例如可以使用常用于石油加工廠的反應器設計。在一些實施方案中，輸送脫硫裝置由在其中吸收合成氣中的硫化合物(例如通過鋅基吸著劑顆粒)的吸收器回路和再生該吸著劑的再生器回路構成。離開再生器的氣體含有二氧化硫并且通常送入制酸廠或Claus單元。制酸廠將再生器氣體中的二氧化硫轉化成硫酸。Claus單元產生單質硫。或者可以使用低溫吸收方法來洗滌該氣體以除去硫化合物。這些方法通常使用對含硫物質如H2S和SO2具有高容量的溶劑。含硫物質的除去主要可以取決于物理吸收如 Recti so 1 、Se 1 exo 1 或 PuraTreat A 方法，或化學吸收如 MDEA、sMDEA @或 Flexsorb SE方法。還可以包括由汽提氣體回收硫。漂塵和散裂的吸著劑可以通過金屬燭式過濾器從合成氣中除去。蒸汽重整烴類材料是形成合成氣的另一重要方法。蒸汽重整是烴類材料如天然氣與蒸汽的催化反應，以生產合成氣，其包括H2、CO2, CO、CH4和H2O且H2/C0比為約3 1或更高。蒸汽重整反應是吸熱的。因此需要外部熱。通常將天然氣和蒸汽供入含有用于重整反應的鎳基催化劑的合金管中。將催化劑管置于襯有耐火材料的結構體內部。一部分天然氣用作燃料以提供反應所需熱。任選地，使合成氣通過水煤氣轉換反應器而得到轉換合成氣。水煤氣轉換反應 (WGS)為其中一氧化碳與水反應形成二氧化碳和氫氣的化學反應。在一個實施方案中，本發明方法包括在從其中除去二氧化碳之后由合成氣或轉換合成氣使燃氣輪機點火。若要將合成氣用于發電，則通常將其作為燃料用于IGCC(整體煤氣化聯合循環)發電組合體中。首先將合成氣轉化成轉換合成氣允許將CO2與氫氣/氮氣混合物分離。可以將CO2干燥、加壓和掩蔽，如在地質儲存中。本發明的燃燒前碳俘獲系統與由煙道氣除去CO2的系統相比更廉價地除去C02。這例如可能是由于洗滌器中的高壓力和濃度。最初開發用于天然氣聯合循環發電廠(NGCC)的燃氣輪機可以用于IGCC。在一些實施方案，使用本發明合成氣的燃氣輪機可以不加改造而操作。在其他實施方案中，改造燃氣輪機。例如，可以通過打通通過膨脹器的進口葉片的流道而改造燃氣輪機，以適應合成氣的更高體積流速。這可能提高失速限度并降低熄火的危險。用合成氣操作的燃氣輪機與以天然氣操作的渦輪機相比可以具有更高的流速和功率輸出。氫氣在燃氣輪機中的燃燒由于氫氣的高反應性、其快的紊流火焰速度以及H2/空氣混合物的自燃傾向而提出顯著的工業和工程挑戰。燃料/空氣混合物通常可能要求用惰性氣體稀釋。在使用合成氣的一些實施方案中，通常具有天然氣預混設計(以使NOx釋放最小化)的燃燒器必須呈合成氣噴嘴混合(或者擴散設計)，以避免由于合成氣中的氫氣而回火。在一些實施方案中，甚至擴散式燃燒器可能滿足對IGCC所設定的NOx標準(15ppmv)。在一些實施方案中，將轉換合成氣用于氨合成。在其他實施方案中，待處理流體是烴類流體，尤其是天然氣或液化天然氣(LNG)。 本發明方法還可以適合處理來自煉油廠如粗蒸單元CDU或轉化裝置的廢氣，這些單元或裝置可能涉及催化方法(如流化催化裂化單元FCCU和加氫裂化單元HCU)和熱方法(如減粘裂化爐單元VDU和焦化裝置單元D⑶)。在本發明方法中，該流體通過使其與液體吸收劑在第一吸收區中以及隨后在第二吸收區中逆流接觸以將至少一部分含于該流體中的二氧化碳吸收到該吸收劑中而處理。該液體吸收劑能夠吸收二氧化碳并通過膨脹到更低壓力、加熱和/或通過惰性流體汽提而再生。除了二氧化碳外，按照本發明處理的流體可以含有其他酸性化合物如H2S、SO2、CS2、HCN、 cos或硫醇。這些酸性化合物可以與二氧化碳一起完全或部分除去。優選該吸收劑包含胺的水溶液。優選總胺含量為30-70重量％，尤其是40-60重量％的胺的水溶液。

優選吸收介質包括單乙醇胺(MEA)、甲基氨基丙基胺(MAPA)、哌嗪、二乙醇胺 (DEA)、三乙醇胺(TEA)、二乙基乙醇胺(DEEA)、二異丙基胺(DIPA)、氨基乙氧基乙醇(AEE)、二甲氨基丙醇(DIMAP)和甲基二乙醇胺(MDEA)、甲基二異丙醇胺(MDIPA)、2-氨基-1-丁醇 (2-AB)或其混合物的水溶液。優選的吸收介質包括至少一種具有4-12個碳原子的鏈烷醇胺。特別優選的吸收介質包括至少一種叔鏈烷醇胺和優選呈伯或仲胺形式的活化劑。優選的活化劑是具有至少一個NH基團且合適的話在環中具有選自氧原子和氮原子的其他雜原子的飽和5-7員雜環化合物。合適的活化劑是哌嗪、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、1-氨基乙基哌嗪、嗎啉、哌啶。其他優選的活化劑選自甲基氨基丙基胺、2-氨基-1- 丁醇和氨基乙氧基乙醇。美國專利US 4，336，233中所述吸 收劑也特別被證實。其為作為吸收促進劑或活化劑的甲基二乙醇胺(MDEA)和哌嗪的水溶液(aMDEA ，BASFAG，Ludwigshafen)。其中所述吸收劑包含1. 5-4. 5mol/l甲基二乙醇胺(MDEA)和0. 05-0. 8mol/l，優選至多0. 4mol/l哌嗪。另一優選的吸收劑為二甲氨基丙醇(DIMAP)和哌嗪的水溶液。該吸收劑優選包含 2-5. 5mol/l 二甲氨基丙醇(DIMAP)和 0. 03-0. 8mol/l 哌嗪。在吸收步驟中使含二氧化碳的氣態進料流與液體吸收劑進行氣/液接觸。為此可以使用任何合適的吸收器。吸收器可以包括接觸裝置如塔盤、填充床或在氣態料流和該吸收劑之間提供緊密接觸的其他接觸裝置。氣態料流可以引入該吸收器的下段并送入該吸收器的頂部。該吸收劑可以引入該吸收器的上部并且與氣態料流逆流地送入該吸收器的底部。在吸收步驟中，吸收劑的溫度不應超過100°C，因為在更高溫度下可獲得的二氧化碳負載更低且高溫通常引起不希望的腐蝕。吸收步驟通常在40-60°C的吸收器頂部溫度下進行，但該溫度可以高達75°C。吸收步驟還可以在更低溫度，例如從25°C往上進行；然而， 該低溫導致能耗增加。吸收器的底部溫度應不高于100°C。任選地，可以將負載的吸收劑由該吸收器中占主導的高壓膨脹或閃蒸到中間壓力，在該中間壓力下釋放惰性氣體，如進料流的吸收組分，例如痕量烴、氮氣、一氧化碳和其他惰性氣體。該中間壓力閃蒸優選以不釋放顯著量二氧化碳的方式操作。在該工段中通常使用15-3巴(絕對壓力)的壓力。然后使負載的吸收劑(進一步)膨脹或閃蒸(減壓)以釋放二氧化碳第一料流 (和其他酸性氣體，若存在于進料流中的話)并得到部分再生的吸收劑。在該工段中通常使用4巴至200毫巴，優選3-1巴(絕對壓力)的壓力。壓力膨脹例如可以使用節流閥進行， 使負載的吸收劑膨脹進入閃蒸罐。額外地或者作為替換，可以使吸收流體通過膨脹渦輪，后者可以驅動發電機并產生電能。由閃蒸罐排出的二氧化碳夾帶有水蒸氣和胺吸收劑。優選使其通過冷凝器，以在其中使其部分冷凝。所得兩相料流可以分離成二氧化碳氣體和冷凝液。主要包含水和胺的冷凝液返回閃蒸罐。將部分再生的吸收劑第一料流再循環到第一吸收區中。進入第一吸收區中的部分再生的吸收劑優選具有50-90°C，尤其是60-80°C的溫度。加熱部分再生的吸收劑第二料流以釋放二氧化碳第二料流(和其他酸性氣體，若存在于進料流中的話)并得到再生的吸收劑。該再生步驟要求通過直接或間接加熱將富含二氧化碳的吸收劑通常加熱到高于130°C，優選高于150°C的溫度。優選再生步驟包括用惰性流體汽提該吸收液。為此使吸收劑和汽提介質(優選熱惰性氣體、氮氣或蒸汽)以逆流方式通過提供有松散填料、排列填料或塔盤的解吸塔。為了提供必要的加熱，對該塔底部提供合適的再沸器。優選汽提介質為通過在該塔底部部分蒸發吸收劑而形成的蒸汽。在供 入吸收器中之前，通常使再生的吸收劑通過熱交換器并達到吸收步驟所要求的溫度。由離開汽提塔的再生的吸收劑除去的部分熱可以用于預熱離開閃蒸罐的所述部分再生的吸收劑第二料流。因此，在優選實施方案中，所述部分再生的吸收劑第二料流通過與再生的吸收劑間接熱交換而預熱。然后使再生的吸收劑再循環到第二吸收區中。進入第二吸收區的再生的吸收介質優選具有25-75°C，尤其是40-60°C的溫度。為了設定這些溫度，通常使再生的吸收劑通過冷卻器。由汽提單元排出的二氧化碳第二料流被水蒸氣飽和。二氧化碳必須在進一步處理，例如壓縮之前干燥。本發明的必要特征是夾帶于所述二氧化碳第二料流中的水蒸氣通過冷卻二氧化碳第二料流(不使所述二氧化碳第二料流與其他工藝料流混合，尤其不使二氧化碳第二料流與減壓工段中釋放的二氧化碳第一料流混合)而冷凝并通過間接熱交換將至少部分回收的熱轉移到部分再生的吸收劑。“間接熱交換”是指使兩種流體呈熱交換關系，而流體相互間沒有任何物理接觸或混合。用冷凝器或一系列冷凝器便利地冷卻所述二氧化碳第二料流。分離的水可以返回汽提單元。在冷凝器中回收的熱可以在減壓單元(閃蒸罐)底部通過如下方式轉移到部分再生的吸收劑由減壓單元排出部分再生的吸收劑，使其循環通過冷凝器并使被加熱的部分再生的吸收劑返回減壓單元，任選進行閃蒸。或者，可以使冷卻劑強制循環通過冷卻劑回路，該回路包括用于冷卻所述二氧化碳第二料流的熱交換器和與部分再生的吸收劑呈熱交換關系的另一熱交換器。特別是在其中在升高的壓力下回收所述二氧化碳第二料流的實施方案中，冷卻所述二氧化碳第二料流可能導致氣溶膠形成。氣溶膠是由非常小的液滴產生的霧。當在露點以下冷卻氣體混合物時出現冷凝氣溶膠。氣溶膠液滴的除去可能存在困難的問題。已經發現當在至少兩個接連的工段中冷卻所述二氧化碳第二料流以逐步降低該料流的溫度時基本防止了氣溶膠形成。因此，可以使所述二氧化碳第二料流通過第一冷凝器和至少一個接連的冷凝器。在第一冷凝器中將所述二氧化碳第二料流適當地冷卻至100-65°C的溫度并在第二冷凝器中將該料流冷卻到60°C以下的溫度。將在至少一個冷凝器，優選第一冷凝器中回收的熱轉移到部分再生的吸收劑。現在基于附圖和下面的實施例更詳細描述本發明。

圖1為說明本發明示例性裝置的流程圖。圖2為對比裝置設置的流程圖。對于圖1，將進料氣體1供入安裝在二氧化碳除去塔2下部的二氧化碳第一吸收區 3中。該氣體向上移動通過二氧化碳第一吸收區3并隨后通過二氧化碳第二吸收區4。吸收區3和4含有塔內件或傳質元件如塔盤或散堆或規整填料。胺吸收液經由冷卻器20由二氧化碳除去塔2頂部供應。使進料氣和胺吸收液相互接觸并且胺吸收液吸收含于該進料氣中的二氧化碳。被處理氣體5由二氧化碳除去塔2排出。另一方面，經由管線6將已經吸收了二氧化碳的胺吸收液送入閃蒸罐7并減壓至中間壓力。減壓使痕量烴、氮氣、一氧化碳和其他惰性氣體由胺吸收液釋放。這些氣體經由管線8排出。所得貧含惰性氣體的二氧化碳負載的胺吸收液由閃蒸罐7排出，經由管線29送入閃蒸罐9并減壓至低壓。大部分吸收的二氧化碳由胺吸收液釋放。二氧化碳頂部蒸氣從閃蒸 罐9的上部排出并通過回流冷凝器10而在其中部分冷凝。將所得兩相料流送入相分離器11中，在其中將其分離成二氧化碳氣體和冷凝液。二氧化碳由相分離器11以料流12除去。主要包含水和胺的冷凝液由相分離器排出并返回閃蒸罐9中。部分再生的胺吸收液第一料流由閃蒸罐9底部排出并經由泵13再循環到二氧化碳除去塔2。部分再生的胺吸收液在第一吸收區3上方進入二氧化碳除去塔2。部分再生的胺吸收液第二料流通過泵14，在熱交換器15處被再生的吸收液18加熱并供入再生塔16。 再生塔16由再沸器17保持在升高的溫度下，以釋放二氧化碳并使部分再生的胺吸收溶液完全再生。再生的吸收液18通過熱交換器15冷卻并經由泵19和冷卻器20再循環到二氧化碳吸收塔2頂部。再生的胺吸收液在第二吸收區4上方進入二氧化碳除去塔2。由再生塔16頂部排出并且被水飽和的二氧化碳用一系列冷凝器21和22冷卻并通過分離器23排出其中所含水。分離的水24回流到再生塔16。在優選實施方案中，再生塔16在至少3巴的升高壓力下操作且以料流25回收的二氧化碳可以引入二氧化碳加壓單元(未示出)ο將在冷凝器21處回收的熱在閃蒸罐9底部通過由閃蒸罐9通過泵26排出部分再生的胺吸收液、將其循環通過冷凝器21并將已加熱的部分再生的胺吸收液經由管線27返回閃蒸罐9而轉移到部分再生的胺吸收液。經由管線28將補充水加入二氧化碳除去塔2中，以補償經由離開該處理裝置的氣態料流的水損失。對于圖2，相同標號用于圖1中的相同組件。經由管線30將由再生塔16頂部排出且被水飽和的二氧化碳送入閃蒸罐9的下部。通過與部分再生的胺吸收液直接熱交換而將含于二氧化碳料流中的水蒸氣冷凝并由該料流洗出。該裝置設置基本對應于其中閃蒸段安裝在再生塔上部的傳統設置。 實施例將29700m3 (s. t. p.)/h的CO2含量為18 %的合成氣料流減至殘留CO2含量為0. 5 體積％。該氣體中的其他組分主要為氫氣、氮氣、氬氣、一氧化碳和甲烷。使用由水(60重量％ )、甲基二乙醇胺(37重量％ )和哌嗪(3重量％ )構成的吸收液。在下表1中，示出了根據圖1的裝置的操作數據(本發明)。該數據使用客戶設計的胺處理裝置模擬軟件得到。預計使用市售工藝模擬軟件如ProMax 或ProTreat 模擬軟件得到類似結果。氣體料流的編號對應于圖中的標號在下表2中，示出了根據圖2的對比裝置的操作數據。
權利要求
1.一種從流體中除去二氧化碳的方法，包括如下步驟(a)通過使所述流體與液體吸收劑在第一吸收區中以及隨后在第二吸收區中逆流接觸而處理所述流體，以將至少一部分含于所述流體中的二氧化碳吸收到所述吸收劑中；(b)使負載的吸收劑減壓以釋放二氧化碳第一料流并得到部分再生的吸收劑；(c)將部分再生的吸收劑第一料流再循環到第一吸收區；(d)加熱部分再生的吸收劑第二料流以釋放二氧化碳第二料流并得到再生的吸收劑；(e)使所述再生的吸收劑再循環到第二吸收區中；(f)通過冷卻所述二氧化碳第二料流而冷凝夾帶于所述二氧化碳第二料流中的水蒸氣并通過間接熱交換而將至少部分回收的熱轉移到部分再生的吸收劑。
2.根據權利要求1的方法，其中加熱所述部分再生的吸收劑第二料流在至少3巴(絕對)的升高壓力下進行且所述二氧化碳第二料流在升高的壓力下回收。
3.根據權利要求2的方法，其中冷卻所述二氧化碳第二料流在至少兩個接連的工段中進行。
4.根據權利要求2或3的方法，將所述二氧化碳第二料流引入二氧化碳加壓單元中。
5.根據前述權利要求中任一項的方法，其中所述流體選自合成氣和轉換合成氣。
6.根據權利要求5的方法，包括氣化選自含碳材料、烴類材料、生物質和城市垃圾的材料以形成合成氣并任選地使所述合成氣通過水煤氣轉換反應器而得到轉換合成氣。
7.根據權利要求5的方法，包括蒸汽重整烴類材料以形成合成氣。
8.根據權利要求5-7中任一項的方法，包括在從其中除去二氧化碳之后由合成氣或轉換合成氣使燃氣輪機點火。
9.根據權利要求5-7中任一項的方法，包括在從其中除去二氧化碳之后使合成氣或轉換合成氣進行催化反應以合成氨。
10.根據權利要求1-4中任一項的方法，其中所述流體為烴類流體。
11.根據前述權利要求中任一項的方法，其中通過與所述再生的吸收劑間接熱交換而預熱所述部分再生的吸收劑第二料流。
12.根據前述權利要求中任一項的方法，其中所述吸收劑包含胺水溶液。
13.根據權利要求12的方法，其中所述胺水溶液包含至少一種叔鏈烷醇胺和至少一種活化劑。
14.根據權利要求13的方法，其中所述胺水溶液包含哌嗪以及甲基二乙醇胺和二甲氨基丙醇中的至少一種。
15.一種從流體中除去二氧化碳的裝置，其包括(a)包括用于使所述流體與液體吸收劑逆流接觸的第一吸收區和第二吸收區的吸收塔；(b)用于使負載的吸收劑減壓以釋放二氧化碳第一料流并得到部分再生的吸收劑的減壓單元；(c)由所述減壓單元底部到所述第一吸收區的使部分再生的吸收劑第一料流再循環到第一吸收區中的管線；(d)用于加熱部分再生的吸收劑第二料流以釋放二氧化碳第二料流并得到再生的吸收劑的汽提單元；(e)從所述汽提單元底部到所述第二吸收區的用于使所述再生的吸收劑再循環到第二吸收區中的管線；以及(f)用于冷卻所述二氧化碳第二料流并在減壓單元底部將至少部分回收的熱轉移到部分再生的吸收劑的間接傳熱裝置。
16.權利要求15的裝置，包括形成合成氣的碳化器/氣化器和水煤氣轉換反應器。
17.權利要求15或16的裝置，包括由轉換合成氣點火的燃氣輪機。
全文摘要
一種從流體中除去二氧化碳的方法，包括如下步驟(a)通過使所述流體與液體吸收劑在第一吸收區中以及隨后在第二吸收區中逆流接觸而處理所述流體，以將至少一部分含于所述流體中的二氧化碳吸收到所述吸收劑中；(b)使負載的吸收劑減壓以釋放二氧化碳第一料流并得到部分再生的吸收劑；(c)使部分再生的吸收劑第一料流再循環到第一吸收區中；(d)加熱部分再生的吸收劑第二料流以釋放二氧化碳第二料流并得到再生的吸收劑；(e)使所述再生的吸收劑再循環到第二吸收區中；(f)通過冷卻所述二氧化碳第二料流而冷凝夾帶于所述二氧化碳第二料流中的水蒸氣并通過間接熱交換而將至少部分回收的熱轉移到部分再生的吸收劑。本發明提供了一種兩工段二氧化碳回收方法，其中降低了二氧化碳回收所需的總能量和/或其中在高于大氣壓力的壓力下回收至少部分二氧化碳以降低例如為了掩蔽而壓縮二氧化碳所需的能量。還公開了一種用于從流體中除去二氧化碳的裝置。
文檔編號C10K1/08GK102449124SQ201080023146
公開日2012年5月9日 申請日期2010年5月25日 優先權日2009年5月26日
發明者G·西德爾, T·卡茨, 田中浩二 申請人:巴斯夫歐洲公司, 日揮株式會社