[发明专利]用碳酸铵洗涤二氧化碳和氨蒸气控制

说明书

技术领域

本发明涉及用于从气流中除去二氧化碳的方法和设备。

背景技术

将二氧化碳吸收到碳酸铵溶液中已研究了许多年，并且毫无疑问地，碳酸铵溶液将会从包括烟道气的气流中捕获二氧化碳。参见Mellor，J.W.，″A Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry(无机化学和理论化学全书)，″第II卷，1956。然而，在现有技术中需要解决而尚未解决的是(i)能控制和捕获氨蒸气以防止氨从烟道(stack)中释放吗，(ii)能将碳酸铵有效分解回氨和二氧化碳吗，以及(iii)一旦释放，氨和二氧化碳能被有效分离以使二氧化碳被认为准备好螯合并且使氨返回到其他过程以重新使用吗？

因此，所需要的是用于从气流中洗涤掉二氧化碳的方法和设备，所述方法和设备控制氨蒸气并使氨试剂返回至碳酸铵溶液或其他过程以重新使用。

发明内容

本发明是一种满足了从气流中洗涤掉二氧化碳的需求的方法和设备，所述方法和设备控制氨蒸气并使氨试剂返回至碳酸铵溶液或其他过程以重新使用。本发明是用于从气流中除去二氧化碳并控制氨蒸气的方法和设备，包括以下步骤：用碳酸铵溶液从气流中洗涤掉二氧化碳，从而产生氨蒸气和碳酸氢铵；用碳酸氢铵从气流中除去一部分氨蒸气；和对烟道气精加工(polish)以获得低于10ppmv的氨浓度。参考以下描述、权利要求和附图将会更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点。

附图说明

图1是显示本发明的二氧化碳洗涤方法的工艺流程图。

图2是根据本发明的洗涤设备方法的示意图。

具体实施方式

本发明是用于从气流中除去二氧化碳并控制氨蒸气的方法和设备，包括以下步骤：用碳酸铵溶液从气流中洗涤掉二氧化碳，从而产生氨蒸气和碳酸氢铵；用碳酸氢铵从气流中除去一部分氨蒸气；和对烟道气精加工以获得低于10PPM的氨浓度。

转到图1，烟道气通常包含SO₂、NOx和CO₂。SO₂和NOx优选通过以下公开的方法和设备处理：标题为SULFER DIOXIDE REMOVALUSING AMMONIA(使用氨除去二氧化硫)的美国专利第6,605,263号和标题为NOx，Hg，AND SO₂ REMOVAL USING AMMONIA(使用氨除去NOx、Hg和SO₂)的美国专利第6,936,231号，这两个美国专利如同在此完全再次书写一样由此通过引用并入。在本说明书中，这些工艺将被称为’263工艺和’231工艺并在图中表示为102。虽然’263工艺或’231工艺提供了对于在CO₂洗涤期间所释放的NH₃蒸气进行洗涤的优选方法的溶液，如将在本说明书中稍后说明，但是需要添加氨的其他工艺可用来代替’263工艺和’231工艺并且将是本领域技术人员已知的。

CO₂洗涤工艺和设备可以与’263工艺或’231工艺的设备区(apparatusisland)形成整体，或其可以在其专属的塔中，该塔具有使烟道气从一个塔传输至另一个塔的管道系统。不管怎样，在’263工艺或’231工艺102之后，用碳酸铵溶液洗涤掉CO₂104。所述洗涤产生氨蒸气和碳酸氢铵，并且洗涤溶液变成碳酸铵/碳酸氢铵溶液。一部分该溶液被抽取至再生步骤110。

该溶液的另一部分连同含有较少CO₂的剩余的烟道气一起被抽取至第一氨蒸气回收步骤106。然而，不期望碳酸铵溶液能够回收所有的在CO₂洗涤期间所释放的氨。因此，第二氨捕获段108是必需的以将NH₃释放降低至小于10ppmv。

第二氨步骤用来自’263工艺或’231工艺的上部环路的溶液或者来自’263工艺的下部环路的溶液从烟道气中除去或捕获任何剩余的氨蒸气108。随烟道气排放的氨蒸气浓度为＜10ppm。在’263工艺和’231工艺中，上部环路需要添加氨以除去SO₂和NO_x，并且在＜10ppm的氨逸散(ammonia slip)下运行。除了对其在低氨逸散下运行的能力以外，对于将氨添加至‘263工艺和’231工艺的上部环路的要求将使CO₂洗涤以及’263工艺或’231工艺能够协同运行而没有氨逸散。该步骤被称为精加工步骤或NH₃捕获步骤。