[发明专利]二氧化碳捕集过程的水洗方法和系统

说明书

一种在吸收塔(100)中从脱碳烟气中回收溶剂的系统和方法，所述脱碳烟气(120)已经通过与含有溶剂的二氧化碳吸收溶液(119)进行气‑液接触吸收并除去了二氧化碳。所述系统包括排放控制区(114)，其配置成将基本不含溶剂的水流(122)与脱碳烟气(120)接触，以从脱碳烟气(120)中回收溶剂并且以形成含溶剂洗水(160)和含降低溶剂的烟气(124)；以及烟气冷却区(116)，其配置成将冷却的洗水(132)与含降低溶剂的烟气(124)接触，以冷却含降低溶剂的烟气(124)并从脱碳烟气中冷凝水，籍此形成冷却的烟气(125)和用过的洗水。

本申请是以下申请的分案申请：申请日：2011年1月10日；申请号：201180006185.1(PCT/US2011/020631)；发明名称：“二氧化碳捕集过程的水洗方法和系统”。

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年1月14日提交的美国临时专利申请号61/294,971的优先权，其全文通过引用结合到本文中。

技术领域

本公开涉及一种用于二氧化碳(CO₂)捕集过程的水洗系统。更具体而言，本公开涉及一种在二氧化碳吸收之后洗涤烟气以减少溶剂排放量并维持水平衡(neutrality)的系统及方法。

背景技术

从空气污染控制和环境问题的角度来看，需要降低来自煤炭、石油及其他碳燃料燃烧产生的二氧化碳(CO₂)排放的量及浓度。为了该目的，目前正在开发从这类燃烧产生的烟气(通常也称为“排气”)中除去二氧化碳的方法。其中一种方法使用溶剂的水溶液从烟气中吸收二氧化碳。溶剂的实例包括含胺溶液。胺的实例包括但不限于例如烷醇胺、单乙醇胺等及其组合和/或混合物，以下称作“胺”或“胺化合物”。

美国专利第5318758号提供了一种利用胺除去二氧化碳的基于溶剂的方法的实例，其全文通过引用结合到本文中。该专利提出了一种方法，该方法在吸收塔内使用胺化合物的水溶液作为从烟气中吸收二氧化碳的溶液来进行脱碳。

概括地讲，从烟气中除去二氧化碳的基于溶剂的方法包括将由燃气供应风机提供的烟气经冷却塔冷却，然后送入吸收塔。在吸收塔的二氧化碳吸收区，进入的烟气与吸收溶液逆流接触，该吸收溶液经由至少一个喷嘴通过吸收溶液供应口供应。因此，烟气中的CO₂由吸收溶液吸收并除去。已吸收了CO₂的带载吸收溶液通过吸收溶液排放泵经吸收溶液排放口送往再生塔。在再生塔中，带载吸收溶液得到再生，并通过吸收溶液供应口再次进入吸收塔。

大多数基于溶剂的CO₂捕集方法都涉及溶剂与烟气之间的放热反应，其导致吸收塔中的温度分布。取决于工艺参数，塔中最高温度(也称为“温度峰值(temperaturebluge)”)可能在吸收塔的顶部、底部或中部。由于该温度升高，沿塔在该过程中会出现一些溶剂损失。这些溶剂损失主要通过离开吸收塔顶的脱碳烟气发生。

在采用化学溶剂例如胺的CO₂捕获方法中，在吸收塔顶可以包括洗涤区以减少这种排放损失。脱碳烟气在吸收塔顶的洗涤区与洗水接触，洗水从气相中捕获一些溶剂并回收到液相中。液相的该回收溶剂可以直接用于CO₂吸收过程或者送往溶剂补充区。

取决于CO₂吸收塔上游的气体分离过程，进入吸收塔的烟气大多是饱和的。为了保持溶剂的能力，重要的是使运行该过程时没有任何溶剂损失以及水的累积。吸收塔中任何过量水的累积将稀释溶剂浓度，这将影响其传质特性和沿塔的局部压力变化。因此，重要的是要确保进入和离开该过程的水量非常接近，被称为“水平衡(water neutrality)”。先前已知并作描述的洗涤区没有提供降低的溶剂平衡。本文所述的方法和系统看来至少解决了这些问题。

概述