[发明专利]使用活性炭作为NOX和SO2吸附剂/催化剂提纯二氧化碳

说明书

技术领域

本发明涉及含二氧化碳的烟气的处理以从烟气中除去杂质和产生有价值的副产物。

背景技术

燃烧工艺，如燃煤锅炉产生含二氧化碳的烟气，该二氧化碳可能值得捕获和封存在例如咸水层中或油井或气井中，在此二氧化碳用于提高该井的采油或采气量。但是，烟气常常含有杂质，如SOx、NOx和Hg，必须先将它们脱除到极低含量，二氧化碳才能用于提高油回收或封存。本发明是实现这种脱除以产生较纯二氧化碳的方法。

发明内容

本发明的一个方面是处理气态二氧化碳的方法，包括：

（A）提供二氧化碳的气态进料物流，如烟气，其还包含NOx和二氧化硫并在至少1.5巴压力下；

（B）从所述进料物流中吸附SO₂和NOx到在氧化条件下的再生的第一活性炭床上以将所述吸附的二氧化硫转化成三氧化硫和将所述吸附的NO转化成二氧化氮，由此形成经脱SOx脱NOx的二氧化碳和包含载SOx载NOx的活性炭的负载的第一床；

（C）用水洗涤所述负载的第一床以从中解吸三氧化硫和二氧化氮到所述水中以形成含硫酸和硝酸的水溶液和洗过的第一活性炭床，同时从所述进料物流中吸附SO₂和NOx到在氧化条件下的再生的第二活性炭床上以将所述吸附的二氧化硫转化成三氧化硫和将所述吸附的NO转化成二氧化氮，由此形成脱SOx脱NOx的二氧化碳和包含载SOx载NOx的活性炭的负载的第二床；

（D）用水洗涤所述负载的第二床以从中解吸三氧化硫和二氧化氮到所述水中以形成硫酸和硝酸的混合物，同时在步骤（B）中从所述进料物流中吸附SOx和NOx到所述洗过的第一活性炭床上；

（E）对所述经脱SO₂脱NOx的二氧化碳施以低于环境温度的回收工艺，其利用由所述回收工艺形成的至少一个液态二氧化碳产物物流的膨胀提供的制冷并优选仅利用由这种膨胀提供的制冷，以产生至少一个气态二氧化碳产物物流和至少一个含气态二氧化碳的排出物流；

（F）通过变压吸附或通过物理或化学吸收将所述排出物流分离成富二氧化碳物流和贫二氧化碳物流；和

（G）使所述富二氧化碳物流再循环到所述进料物流中。

本发明还包括可用于处理含有SOx和NOx的气态二氧化碳的装置，包括：

（A）适于接收还包含NOx和二氧化硫并在至少1.5巴压力下的二氧化碳气态进料物流，如烟气，的活性炭反应器系统，该活性炭反应器系统包含至少一个活性炭床，其用于从所述进料物流中吸附SO₂和NO和将吸附的二氧化硫转化成三氧化硫和将吸附的NO转化成二氧化氮，并由此形成经脱SO₂脱NOx的二氧化碳，其中吸附在所述床上的三氧化硫和二氧化氮可以用水从其上洗除；

（B）低于环境温度的回收系统，其连至所述活性炭反应器系统以从中接收经脱SO₂脱NOx的二氧化碳并利用由所述回收系统中形成的至少一个液态二氧化碳产物物流的膨胀提供的制冷来处理所述经脱SO₂脱NOx的二氧化碳，以产生至少一个气态二氧化碳产物物流和至少一个含气态二氧化碳的排出物流；

（C）二氧化碳分离系统，其连至所述低于环境温度的回收系统以从中接收气态含二氧化碳的排出物流和通过变压吸附或通过物理或化学吸收将所述排出物流分离成富二氧化碳物流和贫二氧化碳物流；且其中所述二氧化碳分离系统连至所述进料物流以使所述富二氧化碳物流再循环到进料物流中。

本发明的另一方面包括使步骤（C）和（D）中形成的硫酸和硝酸的混合物与碳酸钙反应形成所述酸的钙盐和析出的二氧化碳并使析出的二氧化碳再循环到所述进料烟气中。

在本发明的另一方面中，在其上从二氧化碳进料物流中吸附SO₂和NOx之前，使所述再生的第一和第二床与所述贫二氧化碳物流接触以从所述再生床中除去水。

在本发明的再一方面中，由氧燃料（oxy-fuel）燃烧产生所述进料物流，所述燃烧的气态产物再循环或不再循环至该燃烧。

本发明的另一优选方面进一步包括将空气分离成富氧贫氮流和富氮贫氧物流，将所述富氧贫氮物流供入所述氧燃料燃烧，并在其上从含二氧化碳的进料物流中吸附SO₂和NOx之前，使所述洗过的第一和第二床与所述富氮贫氧物流接触以从所述洗过的床中除去水。

本文所用的“SOx”是指硫的任何气态氧化物，如二氧化硫和三氧化硫，及其混合物。

本文所用的“NOx”是指至少含有NO和NO₂的气态氮氧化物的混合物。