[发明专利]用于二氧化碳捕集的节能溶剂的再生方法

说明书

从负载有二氧化碳的溶剂中去除二氧化碳的方法使用哈希装置的两阶段。二氧化碳在第一阶段在较高的温度和压力下从溶剂中闪蒸出，在第二阶段在较低的温度和压力下从溶剂中闪蒸出，并供给至多阶段压缩列以高压液化。由于供给至压缩列的二氧化碳中的一些已经处于压力下，因此与现有的方法相比，需要较小的能量进一步将二氧化碳压缩至液体状态。

本发明根据美国能源部授予的合同号DE-FE 0012829在政府支持下完成。政府对本发明拥有某些权利。

技术领域

本发明涉及用于从负载有二氧化碳的溶剂中去除二氧化碳从而再生该溶剂的节能方法。

背景技术

许多化学和工业过程产生负载有酸性气体的流体流。酸性气体的去除通常需要满足环境法规和/或满足下游过程的要求。当前用于去除酸性气体的方法包括在吸收塔中通过再生溶剂逆流吸收，其中，酸性气体向上流动，液体吸收再生溶剂向下流动。离开吸收塔底部的富含酸性气体的液体溶剂在交叉热交换器中加热并通过交叉热交换器送至解吸器。在填充塔式解吸器或板式塔式解吸器中，通过使酸性气体富集的溶液以逆流方向与蒸汽接触而从该酸性气体富集的溶液中除去酸性气体。来自解吸器底部的少酸性气体的溶液的一部分循环通过再沸器，在其中利用辅助蒸汽部分地气化胺溶液，其在解吸器中蒸汽冷凝而提供胺再生所需的热以释放酸性气体。离开解吸器顶部的水饱和的热酸性气体流冷却以收集冷凝水。酸性气体残余物优选被压缩而用于高压储存以防止大量酸性气体释放至大气中。

再生液体溶剂例如包括：化学溶剂例如伯胺、仲胺、叔胺和碳酸钾；物理溶剂例如DEPG或二甲醚聚乙二醇(Selexol^TM或Coastal)、NMP或N-甲基-2-吡咯烷酮甲醇吗啉衍生物和碳酸丙烯酯(FluorSolvent^TM)。Shell方法是一种混合式方法，其使用物理溶剂环丁砜和化学溶剂二异丙醇胺(DIPA)或甲基二乙醇胺(MDEA)的组合。物理溶剂和化学溶剂其中之一分别占溶液的约35％至45％，平衡剂为水。酸性气体例如包括：二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二硫化碳、氰化氢和羰基硫。由于对CO₂排放造成的气候变化的关注，从化石燃料发电厂等大型点源捕集废二氧化碳的方法引起人们极大的兴趣。从2012年至2035年，在美国化石燃料燃烧所产生的CO₂的量预期将从约56至58亿公吨增加3.2％，其中超过30％的CO₂产自燃煤电力行业。因此，为应对全球气候变化的关注，并将美国温室气体排放从2005年基线，至2020年减少17％，至2050年减少83％，很可能针对燃煤电厂进行联邦立法。此外，对于传统方法而言，由于在后续的压缩工序中二氧化碳需要从仅稍高于大气压力的起始压力压缩并液化而需要消耗高能量，因此回收二氧化碳的成本非常高。

需要或期望有一种有效、更具成本效益的方式从负载有二氧化碳的溶剂中去除二氧化碳并结合后续的二氧化碳压缩工序，减少所需的总能量。

发明内容

本发明涉及一种从负载有二氧化碳且具有第一二氧化碳含量的溶剂中去除二氧化碳的方法。该方法包括如下步骤：将负载有二氧化碳的溶剂加热至第一温度并将第一压力施加至所述负载有二氧化碳的溶剂；将所述负载有二氧化碳的溶剂供给至第一阶段高温高压闪蒸装置；在第一阶段闪蒸装置中，从负载有二氧化碳的溶剂中闪蒸出二氧化碳以得到具有比第一二氧化碳含量低的第二二氧化碳含量的第一处理后溶剂，以及第一含二氧化碳气流；以及从第一阶段闪蒸装置去除第一含二氧化碳气流。该方法还包括如下步骤：将第一处理后溶剂于比所述第一温度低的第二温度和比所述第一压力低的第二压力下供给至第二阶段闪蒸装置；在第二阶段闪蒸装置中，从第一处理后溶剂中闪蒸出二氧化碳以得到具有比第二二氧化碳含量低的第三二氧化碳含量的第二处理后溶剂，以及第二含二氧化碳气流；从第二阶段闪蒸装置去除第二含二氧化碳气流；以及从第二阶段闪蒸装置去除第二处理后溶剂。