[发明专利]用于气体纯化系统的低压蒸汽预热器和使用方法

说明书

背景

概括地讲，本发明涉及气体纯化系统及使用方法，其中夹带在例如烟气中的酸性组分通过湿式化学吸收分离。具体地讲，本发明涉及构造成使用低压蒸汽作为热源的系统和方法。

在用于气体纯化的常规工业技术中，诸如H₂S、CO₂和/或COS的杂质通过吸收在液体溶液中、例如在包含氨和/或一种或多种胺化合物的液体溶液中而从诸如烟气、天然气、合成气或其他气流的气流中除去。

用过的液体溶液随后通常通过与蒸汽逆流接触在再生器塔中再生以释放包含在该溶液中的杂质。再生所需要的蒸汽通常由发电站涡轮系统产生。另外，可提供与再生塔流体连通的再沸器以进一步释放包含在液体溶液中的杂质。

在如上所述的常规吸收-再生方法中，再生并再沸的液体溶液通常在另一吸收循环中再次使用。然而，再沸的溶液可具有100-150℃的温度。为了能够有效吸收，液体吸收剂溶液通常需要在送到另一轮吸收中之前冷却。常规上通过与来自吸收的用过的液体溶液热交换来完成冷却。

通常，常规气体纯化方法的能量需求具有三种类型：结合能、汽提能和可感热。断裂杂质与液体溶液之间形成的化学键需要结合能，而从液体溶液释放杂质需要汽提能。在再生之前加热液体溶液又需要可感热。

在常规吸收-再生系统和方法中，已经表明，氨有效地从烟气流中除去CO₂以及其他污染物。在一个特定的应用中，用氨从烟气流中吸收和除去CO₂在例如0-20℃的低温下进行。在常称为基于冷冻氨的系统的这些类型的系统中，对于溶剂再生所需热量的需求通常由在再沸器的蒸汽侧上冷凝的蒸汽所完成。该蒸汽通常取自发电站的水/蒸汽循环。然而，蒸汽大多从中压(IP)涡轮机的出口与低压(LP)涡轮机的入口之间的中压/低压交叉管线中提取。一个原因在于在IP/LP交叉管线中存在的压力水平适用于溶剂再生。然而，从发电站内的这些位置提取IP蒸汽给电力生产造成负担。

发明概述

本文公开了用于使在气体纯化系统和诸如冷冻氨法的方法中使用的吸收剂溶液再生的系统和方法。

使吸收剂溶液再生的系统包括由锅炉产生的蒸汽；流体连接到所述锅炉以便接收所述蒸汽的压力涡轮机组，其中所述压力涡轮机组包括高压涡轮机、中压涡轮机和低压涡轮机；和与所述压力涡轮机组流体连接的再生系统，其中所述再生系统包括用于使富化和/或半富化吸收剂溶液再生以形成贫化吸收剂溶液的再生器，和再沸器，其中来自所述低压涡轮机或所述中压涡轮机的蒸汽提供用于加热进料到所述再生器的所述富化或半富化吸收剂溶液的热源。

在一个实施方案中，将由锅炉产生的至少一部分蒸汽提供到再生系统的方法包括在锅炉中通过燃烧燃料源产生蒸汽；将所述蒸汽的至少一部分提供到流体连接到所述锅炉的压力涡轮机组，所述压力涡轮机组包括高压涡轮机、中压涡轮机和低压涡轮机；从所述低压涡轮机中提取至少一部分低压蒸汽；和利用所述提取部分的低压蒸汽作为供流体连接到所述低压涡轮机的再生系统用的热源。

本发明可通过参考本发明的各种特点的以下详述及其中所包括的实施例来更容易地理解。

附图简述

现在参考附图，其中相同的元件编号相同：

图1示意性示出了根据本发明的一个实施方案的气体纯化系统；及

图2示意性示出了根据本发明的另一实施方案的气体纯化系统。

发明详述

本文公开了用于纯化诸如烟气的气流的系统和方法。更具体地讲，所述系统和方法构造成使与使用来自发电站的中压和高压蒸汽来使诸如氨的溶剂再生相关的能量负担最小化，所述溶剂再生通常在碳捕集系统(“CCS”)的现有冷冻氨法(“CAP”)中发生。作为替代，如将在下文更详细地论述，将来自低压涡轮机的至少一部分蒸汽用作预热介质。

现在参考图1，示意性示出了根据一个实施方案用于从工艺物流102中吸收酸性组分的净化系统100。工艺物流102可为诸如天然气流、合成气流、炼厂气或自诸如煤炭、天然气或其他燃料的燃烧产生的气流的任何流体流。工艺物流102的一个实例为通过诸如煤炭的燃料的燃烧产生并在化石燃料燃烧锅炉的燃烧室的出口处提供的烟气流。其他燃料的实例包括但不限于天然气、合成气(synthetic gas)(合成气(syngas))和炼油厂气。根据所述工艺物流的类型或来源，所述酸性组分可以气态、液态或颗粒形式。为了便于理解，在本文中仅提到烟气流。