專利名稱：用溶劑收集CO₂的系統(tǒng)、方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及收集二氧化碳(CO2),更具體地講，涉及用溶劑收集CO2的系統(tǒng)、方 法和裝置。
背景技術(shù)：
由于社會(huì)越來越認(rèn)識(shí)全球變暖，因此已嘗試減小排入大氣的二氧化碳(CO2)的量。 在礦物燃料燃燒應(yīng)用和系統(tǒng)中，如礦物燃料燃燒發(fā)電廠，已嘗試在不同應(yīng)用和系統(tǒng)的操作 循環(huán)期間在不同點(diǎn)收集CO2。其中利用常規(guī)CO2收集系統(tǒng)的主要領(lǐng)域是從礦物燃料燃燒發(fā)電 廠的排出氣體收集或俘獲co2。一般發(fā)電廠的排氣用收集排氣中包含的CO2的胺液體處理。 然后加熱或汽提胺液體，以去除液體中包含的co2。在常規(guī)CO2收集系統(tǒng)中，用相對(duì)較大量能量加熱胺液體，以去除包含的C02。一般 在胺液體中含有大量水，這些水應(yīng)與溶劑和CO2 —起被加熱。由于加熱CO2、溶劑和水消耗 大量能量，常規(guī)CO2收集系統(tǒng)相對(duì)低效，因此通常不是成本有效。因此，需要例如通過用溶劑或含水溶劑收集CO2的改進(jìn)的系統(tǒng)、方法和裝置。另外 需要從溶劑或含水溶劑去除CO2的改進(jìn)的系統(tǒng)、方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
通過本發(fā)明的某些實(shí)施方案，可解決一些或所有以上需要和/或問題。本發(fā)明的 實(shí)施方案可包括用溶劑(如含水溶劑)收集CO2的系統(tǒng)、方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè) 實(shí)施方案，本發(fā)明提供一種收集二氧化碳的方法?？墒拱趸嫉臍怏w與可操作地從 氣體吸收至少一部分二氧化碳的溶劑混合?？蓪⒑趸嫉娜軇┨峁┑娇刹僮鞯厝コ?劑中所含的至少一部分液體的至少一個(gè)去除系統(tǒng)?？蓪⑷コ到y(tǒng)輸出的溶劑汽提，以從溶 劑提取至少一部分二氧化碳。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明提供一種收集二氧化碳的系統(tǒng)。系統(tǒng)可包 括吸收器、至少一個(gè)去除系統(tǒng)和汽提塔。吸收器可操作地接收包含二氧化碳的氣體，并使氣 體與溶劑混合。溶劑可吸收至少一部分二氧化碳。至少一個(gè)去除系統(tǒng)可操作地從吸收器接 收包含吸收的二氧化碳的溶劑，并可進(jìn)一步可操作地去除溶劑中所含的至少一部分液體。 汽提塔可操作地加熱去除系統(tǒng)輸出的溶劑，以從溶劑提取至少一部分二氧化碳。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明提供一種收集二氧化碳的方法。可使包含 二氧化碳的氣體與從氣體吸收至少一部分二氧化碳的溶劑混合。可從包含吸收的二氧化碳 的溶劑去除至少一部分液體。為了從溶劑提取至少一部分二氧化碳，可在已去除至少一部 分液體后將溶劑汽提。通過以下詳細(xì)說明、附圖和附加權(quán)利要求，本發(fā)明的其他實(shí)施方案、方面和特征對(duì) 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得顯而易見。


因此已概括描述了本發(fā)明，現(xiàn)在參考附圖，這些附圖未必按比例繪制，其中
圖1為根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施方案的可用于收集CO2的一個(gè)實(shí)例系統(tǒng)的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施方案用溶劑收集CO2的一種實(shí)例方法的流程圖；圖3為說明可用本發(fā)明的不同實(shí)施方案達(dá)到的實(shí)例能量節(jié)省的圖表。
具體實(shí)施例方式以下參考附圖更充分地描述本發(fā)明的說明性實(shí)施方案，其中顯示一些而非全部本 發(fā)明的實(shí)施方案。實(shí)際上，本發(fā)明可以很多不同形式體現(xiàn)，而不應(yīng)解釋為限于本文闡述的實(shí) 施方案，相反，提供這些實(shí)施方案，使得本公開滿足適用的法律要求。在本文中，類似的數(shù)字 指類似的元件。本發(fā)明公開用溶劑(如含水溶劑)收集CO2的系統(tǒng)、方法和裝置。可將包含CO2的 氣體(如礦物燃料燃燒發(fā)電廠的排氣)提供到吸收器。在吸收器中，氣體可與溶劑作用，溶 劑吸收氣體中包含的CO2,以形成富CO2溶劑?？赏ㄟ^一個(gè)或多個(gè)適合去除系統(tǒng)或去除裝置 處理富CO2溶劑，以去除富CO2溶劑中包含的至少一部分液體。在通過去除系統(tǒng)或液體去除 系統(tǒng)處理后，可使富CO2溶劑通到汽提塔，汽提塔使CO2從溶劑分離，分離的CO2可收集和/ 或送去螯合?？赏ㄟ^在一部分液體已去除后將溶劑提供到汽提塔提高汽提塔的效率。關(guān)于 這一點(diǎn)，可減少收集和/或再生CO2所用的能量。可根據(jù)需要與多種不同應(yīng)用結(jié)合利用本發(fā)明的實(shí)施方案?？膳c本發(fā)明的實(shí)施方案 結(jié)合利用的應(yīng)用的實(shí)例包括礦物燃料燃燒發(fā)電廠和系統(tǒng)，如燃煤發(fā)電廠、天然氣發(fā)電廠、燃 油發(fā)電廠、煤動(dòng)力系統(tǒng)、天然氣動(dòng)力系統(tǒng)和油動(dòng)力系統(tǒng)等。礦物燃料燃燒可導(dǎo)致CO2的釋放 和/或排放，這可合乎需要地通過本發(fā)明的某些實(shí)施方案收集。圖1為根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施方案的可用于收集CO2的一個(gè)實(shí)例系統(tǒng)100的示 意圖。除其他部件外，系統(tǒng)100可包括吸收器105、去除系統(tǒng)110或液體去除系統(tǒng)和汽提塔 115。吸收器105可以為系統(tǒng)100的部件，此部件可操作地使包含CO2的氣體暴露于溶 齊U，如含水溶劑。在發(fā)電廠應(yīng)用中，吸收器105可包括接收廢氣供應(yīng)的室，例如，從礦物燃料 燃燒放出的氣體。廢氣可包含CO2，并且可合乎需要在廢氣排到大氣之前去除至少一部分 C02。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，可直接將廢氣提供到吸收器105。在本發(fā)明的其他實(shí)施 方案中，可在提供到吸收器105之前，使廢氣通過系統(tǒng)100的其他部件。例如，可使廢氣通 過熱交換器120或可操作地改變廢氣溫度的其他適合部件。在某些實(shí)施方案中，熱交換器 120可以為可操作地使廢氣冷卻到由吸收器105接收的所需溫度的廢氣冷卻器。例如，可使 廢氣的溫度從約130 低到約70至約90 溫度。作為另一個(gè)實(shí)例，在廢氣提供到吸收器105之前，可使廢氣通過鼓風(fēng)機(jī)122或可操 作地改變廢氣壓力的其他適合部件。如圖1所示，在某些實(shí)施方案中，在廢氣提供到吸收器 105之前，鼓風(fēng)機(jī)122可增加廢氣壓力數(shù)磅/平方英寸(psi)。例如，在廢氣提供到吸收器 105之前，鼓風(fēng)機(jī)122可增加廢氣壓力約1至約3psi。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，可將廢氣提供到吸收器底部或接近吸收器105底部 的吸收器105的入口 124。廢氣可在吸收器105內(nèi)上升到吸收器105頂部的出口 126。另夕卜，可從吸收器105頂部或接近吸收器105頂部噴或另外釋放溶劑，如含水溶劑，并且溶劑可向吸收器105底部落下?？赏ㄟ^溶劑入口 128提供溶劑。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中， 可在或接近吸收器105頂部釋放噴淋溶劑。溶劑可在吸收器105內(nèi)接觸廢氣，并與廢氣反 應(yīng)。在與廢氣反應(yīng)期間，溶劑可從廢氣吸收C02。在吸收CO2后，可將溶劑稱為富CO2溶劑。 富CO2溶劑可落到吸收器105底部，并通過富CO2溶劑或富CO2流出口 130離開吸收器。如上所述，廢氣可在吸收器105頂部通過出口 126離開。離開吸收器105的廢氣可 包括未落到吸收器105底部的一些溶劑。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，可使離開吸收器的 廢氣通過水洗部件132，水洗部件132洗出任何逸出的溶劑。然后，可通過適合的煙道134 將廢氣輸出到大氣，如與發(fā)電廠有關(guān)的煙囪。在不同的實(shí)施方案中根據(jù)需要，煙道134可包 括任何數(shù)目的洗滌器和/或進(jìn)一步清洗廢氣的其他部件。然而，由于廢氣中包含的相對(duì)較 大部分CO2已經(jīng)去除，因此，可在本發(fā)明的實(shí)施方案中利用相對(duì)較小的煙道134，因此減少與 建造發(fā)電廠有關(guān)的成本。在本發(fā)明的不同實(shí)施方案中根據(jù)需要，可利用多種溶劑，包括含水溶劑?？衫媚?夠吸收CO2的任何溶劑。適合溶劑的一個(gè)實(shí)例為單乙醇胺(MEA)和水的水溶液。在本發(fā)明 的不同實(shí)施方案中根據(jù)需要，可利用MEA和水的任何混合物，例如約30% MEA和約70%水 的混合物。適合溶劑的其他實(shí)例包括但不限于純甲基單乙醇胺(MMEA)、二甲基單乙醇胺和 /或甲基氨基丙醇(AMP)或其混合物。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，適合的溶劑可以為水基 或含水溶劑。在其他實(shí)施方案中，另一種適合的液體(如醇)可形成溶劑基礎(chǔ)，如醇。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在提供到汽提塔115之前，從吸收器105通過富CO2流出 口 130輸出的富CO2流可提供到任何數(shù)目的去除系統(tǒng)110或液體去除系統(tǒng)。在富CCV流提 供到汽提塔115之前，去除系統(tǒng)110可操作地從富CO2流去除至少一部分液體。關(guān)于這一 點(diǎn)，可減少在汽提塔115中從富CO2流去除CO2所需的能量，從而在系統(tǒng)100內(nèi)產(chǎn)生更大效 率。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，通過富CO2流出口 130離開的富CO2流可直接提供到 去除系統(tǒng)110的入口 136。在其他實(shí)施方案中，在提供到去除系統(tǒng)110之前，可使富CO2流 通過系統(tǒng)100的一個(gè)或多個(gè)其他部件。其他部件可改變與富CO2流有關(guān)的任何數(shù)個(gè)特征。 例如，如圖1所示，可使富CO2流通過熱交換器138或可操作地改變富CO2流溫度的其他適 合部件。在某些實(shí)施方案中，熱交換器138可使富CO2流的溫度改變到用于使富CO2流提供 到去除系統(tǒng)110的所需溫度。例如，在富CO2流提供到去除系統(tǒng)110之前，可使富CO2流的 溫度降低到約70至約90 T的溫度?？筛鶕?jù)技術(shù)要求和/或與去除系統(tǒng)110有關(guān)的操作條 件決定所需溫度。在本發(fā)明的不同實(shí)施方案中根據(jù)需要，可利用多種去除系統(tǒng)110和/或液體去除 技術(shù)。適合去除系統(tǒng)和/或技術(shù)的實(shí)例包括但不限于脫鹽法、反滲透液體去除系統(tǒng)、基于膜 的液體去除系統(tǒng)、離子交換法、富CO2流的部分沸騰等。反滲透液體去除系統(tǒng)可以為用壓力強(qiáng)制富CO2流通過膜，以使液體從富CO2流分離 的系統(tǒng)。例如，可用含水溶劑，水和/或過量溶劑可從富CO2流分離?？捎么笥诟籆O2溶劑 和剩余液體的滲透壓的壓力強(qiáng)制富CO2流通過膜，其中富CO2溶劑保留在膜的一側(cè)，而使剩 余液體通過膜?；蛘?，可使富CO2溶劑通過膜，而使剩余液體保留在膜的另一側(cè)。關(guān)于這一 點(diǎn)，可從富CO2流去除至少一部分液體。
基于膜的去除系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)從富CO2流分離液體(如過量溶劑和/或水) 的膜。在本發(fā)明的不同實(shí)施方案中根據(jù)需要，可利用多種不同的膜，例如聚合物類型膜。在 操作中，可使富CO2流的某些組分通過膜，同時(shí)防止富CO2流的其他組分通過膜。例如，可使 水和/或過量溶劑通過膜，而不使富CO2溶劑通過膜。關(guān)于這一點(diǎn)，膜可選擇性使具體組分 (如水)從富CO2溶劑滲透。在某些實(shí)施方案中，可使富CCV流的部分沸騰與基于膜的去除系統(tǒng)或方法組合。部 分沸騰可操作地從富CO2流作為蒸汽和/或蒸氣去除至少一部分液體，如水?？蓪⒏籆O2流 加熱到一個(gè)點(diǎn)，在此點(diǎn)，從富CO2流的至少一部分液體轉(zhuǎn)化成蒸汽或蒸氣，以便能夠?qū)⑵淙?除。另外或供選，可利用富CO2流的部分沸騰使富CO2流中包含的至少一部分CO2轉(zhuǎn)化成可 被虹吸出的CO2氣體。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，可用一個(gè)或多個(gè)泵140將富CO2流泵送入去除系統(tǒng) 110。例如，為了強(qiáng)制富CO2流通過去除系統(tǒng)110，可利用基于膜或反滲透去除系統(tǒng)110，將 富CO2流泵送入去除系統(tǒng)110。除了從富CO2流去除液體外，去除系統(tǒng)110還可操作地從富CO2流去除微粒和/或 顆粒。例如，通過一個(gè)或多個(gè)與去除系統(tǒng)110相關(guān)的膜，可從富CCV流分離某些顆粒。另外 或供選，可在系統(tǒng)100中提供一個(gè)或多個(gè)過濾器，以使顆粒從富CO2流去除。例如，在富CO2 流提供到去除系統(tǒng)110之前，可用一個(gè)或多個(gè)過濾器從富CCV流去除顆粒。關(guān)于這一點(diǎn)，可 減少或消除可能由顆粒(例如，損傷膜的顆粒)導(dǎo)致的 對(duì)去除系統(tǒng)110的損傷。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，由去除系統(tǒng)110去除的富CO2流的部分可提供到系 統(tǒng)100的其他部分。例如，由去除系統(tǒng)去除的液體，如過量溶劑和/或水，可提供到溶劑凈 化系統(tǒng)或部件158，如以下更詳細(xì)討論。液體可在去除的液體出口 143離開去除系統(tǒng)110， 并且所述液體可提供到溶劑凈化系統(tǒng)或部件158。關(guān)于這一點(diǎn)，可保留任何去除的溶劑，供 系統(tǒng)100進(jìn)一步使用。作為另一個(gè)實(shí)例，可通過去除系統(tǒng)110從富CCV流分離一種或多種氣體。在一些 情況下，從富CO2流去除液體也從富CO2流分離CO2和/或其他蒸氣。這些氣體可從去除系 統(tǒng)在氣體出口 141輸出，并且氣體可提供到系統(tǒng)100的另一個(gè)部件。例如，這些氣體可提供 到水洗部件163，如以下更詳細(xì)討論。關(guān)于這一點(diǎn)，氣體中包含的CO2可由系統(tǒng)100收集。在由去除系統(tǒng)110處理后，富CO2流可通過去除系統(tǒng)出口 142輸出，并提供到汽提 塔115的富CCV流入口 144。在某些實(shí)施方案中，在由去除系統(tǒng)110輸出后，可使富CO2流 直接提供到汽提塔115。在其他實(shí)施方案中，在提供到汽提塔115前，可使富CO2流通過系 統(tǒng)100的一個(gè)或多個(gè)其他部件。其他部件可改變與富CO2流有關(guān)的任何數(shù)個(gè)特征。例如，如 圖1所示，可使富CO2流通過熱交換器146或可操作地改變富CO2流溫度的其他適合部件。 如圖1所示，利用汽提塔115輸出的貧CO2流，熱交換器146可操作地提高富CO2流的溫度。 由于為了去除C02，汽提塔115使提供到汽提塔的溶液的溫度提高，由汽提塔115輸出的貧 CO2流可具有大于去除系統(tǒng)輸出的富CO2流的溫度。因此，在富CO2流提供到汽提塔115之 前，熱交換器146可利用貧CO2流提高富CO2流的溫度。關(guān)于這一點(diǎn)，可減少汽提塔115加 熱富CO2流所需的能量。在富0)2流提供到汽提塔115后，為了從溶劑去除CO2,汽提塔115可操作地汽提 富CO2流。在利用含水溶劑的某些實(shí)施方案中，為了作為CO2氣體和水蒸氣或蒸汽從溶劑去除CO2和任何剩余水，汽提塔115可將富CO2流加熱到高于CO2和水的沸點(diǎn)的溫度。在本發(fā) 明的不同實(shí)施方案中根據(jù)需要，可利用多種汽提塔。例如，汽提塔115可包括一個(gè)或多個(gè)在 通過汽提塔115時(shí)可操作地保持和汽提富CO2流的加熱盤。CO2氣體和水蒸氣可通過在或 接近汽提塔115頂部的氣體出口 148從汽提塔115輸出。然后，可使剩余溶劑通過在或接 近汽提塔115底部的溶劑出口 150從汽提塔115輸出。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，由于通過去除系統(tǒng)110從富CO2流去除液體，可減少在汽 提塔115內(nèi)加熱富CO2流所需的能量。在常規(guī)系統(tǒng)中，汽提塔115必須提供足夠能量使富 CO2流中包含的CO2和富流中包含的水和過量溶劑兩者沸騰。因此，由于通過去除系統(tǒng)110 從富CO2流去除液體，汽提塔115消耗較少能量加熱富CO2流。關(guān)于這一點(diǎn)，可提高與系統(tǒng) 100有關(guān)的效率，并且可減少與操作系統(tǒng)100有關(guān)的成本。以下關(guān)于圖3更詳細(xì)地討論可由 本發(fā)明的不同實(shí)施方案提供的能量節(jié)省的一些實(shí)例數(shù)字。通過溶劑出口 150離開汽提塔115的溶劑可具有相對(duì)較低CO2濃度，因此可被稱為 貧CO2流。例如，貧CO2流可包含小于約5% CO2，而富CO2流可包含約10%或更多co2。貧 CO2流可提供到一個(gè)或多個(gè)泵152，泵152將貧CO2流泵送到系統(tǒng)100的一個(gè)或多個(gè)其他部 件。如圖1所示，可將一部分貧0)2流提供到再沸器154，再沸器154加熱貧CCV流，并通過 汽提塔115的貧CO2流入口 156將其提供到汽提塔115。汽提塔115可利用貧CO2流至少 部分加熱提供到汽提塔115的富CO2流。未提供到再沸器154的那個(gè)部分的貧CO2流可返回到吸收器105，以吸收另外的 C02。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中根據(jù)需要，在提供到吸收器105之前，可使貧CO2流通過系 統(tǒng)100的一個(gè)或多個(gè)其他部件。例如，在富CO2流提供到汽提塔115之前，可使相對(duì)較熱的 貧CO2流通過熱交換器146，以幫助加熱富CO2流。在提供到吸收器105之前，也可將貧CO2 流提供到系統(tǒng)100的溶劑凈化系統(tǒng)或部件158。在溶劑提供到吸收器105之前，溶劑凈化系 統(tǒng)158可操作地將新鮮溶劑加到貧CO2流。在某些實(shí)施方案中，溶劑凈化系統(tǒng)158可采取 貧CO2流的樣品，并分析樣品，以確定是否能夠回收貧CO2流。如果確定不能回收一部分或 全部貧CO2流，則可由溶劑凈化系統(tǒng)158作為廢物輸出至少一部分貧CO2流。然而，如果確 定可回收至少一部分貧CO2流，則可進(jìn)行進(jìn)一步分析，以確定是否應(yīng)將新鮮溶劑加到貧CO2 流。如果確定應(yīng)加入新鮮溶劑，則可在貧CO2流提供到吸收器105之前，從溶劑源加入新鮮 溶劑或補(bǔ)充溶劑。然而，如果確定不需要新鮮溶劑，則貧CO2流可從溶劑凈化系統(tǒng)158提供 到吸收器105。貧CO2流和/或補(bǔ)充溶劑可通過溶劑入口 128提供到吸收器105。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，在貧CO2流提供到溶劑凈化系統(tǒng)158之前，可改變貧 CO2流的溫度。如上所述，通過熱交換器146在貧CO2流和富CO2流之間交換熱量，可改變 貧CO2流的溫度。在不同的實(shí)施方案中根據(jù)需要，可另外或供選使貧CO2流通過一個(gè)或多個(gè) 其他熱交換器或其他適合部件，以改變貧CO2流的溫度。例如，可使貧CO2流通過熱交換器 160，熱交換器160可操作地使貧CCV流的溫度降低到與溶劑凈化系統(tǒng)158相關(guān)的所需溫度。
離開汽提塔115的CO2氣體、水蒸氣和/或其他蒸氣可提供到回流罐162或回流 冷凝器。在某些實(shí)施方案中，在CO2氣體和其他蒸氣提供到回流罐162之前，可通過熱交換 器164或其他適合裝置降低CO2氣體和其他蒸氣的溫度?；亓鞴?62可冷凝顯著量溶劑和 水蒸氣，并從水和溶劑分離CO2氣體。分離出的水和溶劑可從回流罐162輸出，并提供到系 統(tǒng)100的另一個(gè)部件。例如，可通過一個(gè)或多個(gè)泵166將分離出的水和溶劑泵抽送回汽提塔 115。由回流罐162分離出的氣體可提供到水洗部件163，水洗部件163將任何剩余的 溶劑從氣體洗出。從水洗部件163輸出的氣體可提供到壓縮機(jī)168，壓縮機(jī)168從CO2氣體 去除任何剩余的水蒸氣。壓縮機(jī)168可以為可操作地從CO2氣體去除剩余水蒸氣的任何適 用壓縮機(jī)。例如，壓縮機(jī)168可以為利用級(jí)間冷卻去除水蒸氣的多級(jí)壓縮機(jī)?？捎蓧嚎s機(jī) 168棄去去除的水蒸氣和/或水，并且可將剩余的CO2輸出，根據(jù)需要用于不同應(yīng)用。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施方案用溶劑(如含水溶劑)收集CO2的方法200 的一個(gè)實(shí)例的流程圖。方法200可開始于模塊205。在模塊205，可接收含CO2的氣體。在 本發(fā)明的不同實(shí)施方案中根據(jù)需要，可從多種源接收氣體。例如，可作為發(fā)電廠中礦物燃料 燃燒的排氣接收氣體。在模塊210，可使氣體與可操作地吸收至少一部分在氣體中包含的CO2的溶劑混 合。例如，可使氣體與含水溶劑在適合的吸收器內(nèi)混合，如以上關(guān)于圖1所述的吸收器105。 在本發(fā)明的不同實(shí)施方案中根據(jù)需要，可利用多種溶劑或含水溶劑，如單乙醇胺。在模塊215，將具有吸收的CO2的溶劑提供到一個(gè)或多個(gè)適合的去除系統(tǒng)，如以上 關(guān)于圖1所述的去除系統(tǒng)110，在模塊220，所述系統(tǒng)可操作地去除或提取在溶劑內(nèi)包含的 至少一部分液體。在本發(fā)明的不同實(shí)施方案中根據(jù)需要，可利用多種去除系統(tǒng)110，例如反 滲透去除系統(tǒng)、基于膜的去除系統(tǒng)或使溶劑部分沸騰的去除系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面， 通過從溶劑去除至少一部分液體，可減少適用于加熱溶劑以提取CO2的能量。在模塊225，可將去除系統(tǒng)110輸出的剩余溶劑汽提，以從溶劑提取C02?？衫?多種適合的系統(tǒng)和/或裝置汽提溶劑，如以上關(guān)于圖1所述的汽提塔115。通過汽提溶劑， 可使CO2轉(zhuǎn)變成氣體，并從液體溶劑提取。關(guān)于這一點(diǎn)，可收集C02。由于通過去除系統(tǒng)從 溶劑去除至少一部分液體，可減少供給汽提溶劑的能量。因此，可降低汽提塔115的蒸汽需 要，并可降低操作汽提塔115的成本。關(guān)于這一點(diǎn)，可提供收集CO2的改進(jìn)系統(tǒng)和方法。方法200可于模塊225之后結(jié)束。在圖2的方法200中所述的操作不必按圖2提出的次序進(jìn)行，相反可以任何適用 次序進(jìn)行。另外，在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，可或多或少進(jìn)行圖2中提出的所有操作。圖3為說明可用本發(fā)明的不同實(shí)施方案達(dá)到的實(shí)例能量節(jié)省的圖表300。圖表說 明可適用于從富CO2溶劑收集CO2的能量的實(shí)例數(shù)字。一些實(shí)例能量組成顯示于圖3中，包 括在汽提塔和壓縮機(jī)(如圖1中所示的汽提塔115和壓縮機(jī)168)內(nèi)消耗以從溶劑收集CO2 的能量組成。參照?qǐng)D3，圖3說明實(shí)例能量消耗，在第一種情況305，在溶劑提供到汽提塔115之 前，從富CO2溶劑去除約0%水和/或在富CO2溶劑中包含的其他液體，在第二種情況310， 在溶劑提供到汽提塔115之前，從富CO2溶劑去除約50%水和/或其他液體，在第三種情況 315，在溶劑提供到汽提塔115之前，從富CO2溶劑去除約63%水和/或其他液體。對(duì)于各 情況305，310，315，對(duì)顯能量(sensible energy)、反應(yīng)能量、蒸汽汽提能量和壓縮機(jī)負(fù)載能 量提供近似能量消耗。顯能量可以是消耗使富CO2溶劑流達(dá)到能夠破壞CO2和溶劑之間結(jié)合的溫度的基 礎(chǔ)能量。反應(yīng)能量可以是消耗使CO2和溶劑之間的結(jié)合破壞或反轉(zhuǎn)的能量。蒸汽汽提能量 可以是消耗使CO2溶劑和/或富CO2溶劑中的水轉(zhuǎn)化成氣體，以便能夠從富CO2溶劑去除CO2的潛熱能量。最后，壓縮機(jī)負(fù)載能量可以是一旦汽提塔115輸出或釋放CO2和水就由壓縮 機(jī)消耗的能量。 如圖3所示，在溶劑提供到汽提塔115之前，隨著更大量液體從富CO2溶劑去除， 可降低顯能量和蒸汽汽提能量。由于應(yīng)在汽提塔115內(nèi)加熱較少水和/或溶劑，加熱富CO2 溶劑以去除CO2可消耗較少的總能量。通過從富CO2溶劑去除約63%水和/或其他液體， 顯熱能量可減少約64%，蒸汽汽提能量可減少約41%，導(dǎo)致再生能量總共減少約29%。通 過減少汽提塔115的再生能量，可減少與CO2收集相關(guān)的成本。例如，由于汽提塔115利用 的能量減少，可減少提供到汽提塔的蒸汽量，從而提高發(fā)電廠的凈效率，并降低電成本。另外，從圖3注意到，即使在富CO2溶劑提供到汽提塔115之前從富CO2溶劑減少 水和/或其他液體，在汽提塔115中利用的再生溫度也不顯著增加。如圖所示，在從富CO2 溶劑去除約63%水和/或其他液體時(shí)，再生溫度自約254 °F相當(dāng)小地增加到約266 0F。本發(fā)明的實(shí)例實(shí)施方案可提供產(chǎn)生降低收集CO2所需的能量要求的系統(tǒng)、方法和 裝置的技術(shù)效果。在汽提富CO2溶劑去除CO2之前通過用一個(gè)或多個(gè)去除系統(tǒng)減少富CO2溶 劑中液體的量，可降低汽提溶劑的能量要求。關(guān)于這一點(diǎn)，可減少與CO2收集有關(guān)的成本。盡管與目前被認(rèn)為是最實(shí)際的不同實(shí)施方案相關(guān)描述了本發(fā)明，但應(yīng)了解，本發(fā) 明不限于所公開的實(shí)施方案，相反，本發(fā)明旨在覆蓋附加權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)包含的 不同修改及其相當(dāng)布置。本書面說明用實(shí)例公開本發(fā)明，包括最佳方式，也用實(shí)例使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能 夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并施行任何結(jié)合方法。本發(fā)明的可取得專 利范圍在權(quán)利要求中限定，并且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員可想到的其他實(shí)例。這些其他實(shí) 例旨在權(quán)利要求的范圍內(nèi)，如果它們具有不有別于權(quán)利要求字面語言的結(jié)構(gòu)元素，或者如 果它們包括與權(quán)利要求字面語言無實(shí)質(zhì)差異的相當(dāng)結(jié)構(gòu)元素。部件清單100 系統(tǒng)105 吸收器110 去除系統(tǒng)115 汽提塔120 熱交換器122 鼓風(fēng)機(jī)124 吸收器入口126 出口128 溶劑入口130 富 CO2 流入口132 水洗部件134 煙道136 去除系統(tǒng)入口138 熱交換器140 泵141 氣體出 口
142去除系統(tǒng)出口143去除的液體出口144富 CO2 流入口146熱交換器 148氣體出口150溶劑出口152泵154再沸器156貧 CO2 流入口158溶劑凈化系統(tǒng)160熱交換器162回流罐163水洗部件164熱交換器166泵168壓縮機(jī)200方法205模塊210模塊215模塊220模塊225模塊300圖表305能量消耗310能量消耗315能量消耗
權(quán)利要求
一種收集二氧化碳的方法，所述方法包括使包含二氧化碳的氣體與可操作地從氣體吸收至少一部分二氧化碳的溶劑混合(210)；將含二氧化碳的溶劑提供(215)到可操作地去除溶劑中所含的至少一部分液體的至少一個(gè)去除系統(tǒng)(110)；和將去除系統(tǒng)(110)輸出的溶劑汽提(225)，以從溶劑提取至少一部分二氧化碳。
2.權(quán)利要求1的方法，所述方法進(jìn)一步包括壓縮自溶劑提取的二氧化碳。
3.權(quán)利要求1的方法，其中氣體包括自礦物燃料燃燒排出的氣體。
4.權(quán)利要求1的方法，其中溶劑包括單乙醇胺。
5.權(quán)利要求1的方法，其中至少一個(gè)去除系統(tǒng)(110)包括反滲透液體去除系統(tǒng)。
6.權(quán)利要求1的方法，其中至少一個(gè)去除系統(tǒng)(110)包括可操作地去除溶劑中所含的 至少一部分液體的一個(gè)或多個(gè)膜。
7.權(quán)利要求1的方法，其中至少一個(gè)去除系統(tǒng)(110)可操作地通過使溶劑部分沸騰去 除溶劑中所含的至少一部分液體。
8.一種收集二氧化碳的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括吸收器(105)，所述吸收器(105)可操作地接收包含二氧化碳的氣體并使氣體與溶劑 混合，其中溶劑吸收至少一部分二氧化碳；至少一個(gè)去除系統(tǒng)(110)，所述去除系統(tǒng)(110)可操作地從吸收器(105)接收包含吸收 的二氧化碳的溶劑，并且進(jìn)一步可操作地去除溶劑中所含的至少一部分液體；和汽提塔(115)，所述汽提塔(115)可操作地加熱去除系統(tǒng)(110)輸出的溶劑，以從溶劑 提取至少一部分二氧化碳。
9.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括壓縮機(jī)(168)，所述壓縮機(jī)(168)可操作地壓縮自溶劑提取的二氧化碳。
10.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中氣體包括自礦物燃料燃燒排出的氣體。
11.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中溶劑包括單乙醇胺。
12.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)去除系統(tǒng)(110)包括反滲透液體去除系統(tǒng)。
13.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)去除系統(tǒng)(110)包括可操作地去除溶劑中所含的 至少一部分液體的一個(gè)或多個(gè)膜。
14.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)去除系統(tǒng)(110)可操作地通過使溶劑部分沸騰去 除溶劑中所含的至少一部分液體。
全文摘要
本發(fā)明提供用溶劑收集CO2的系統(tǒng)、方法和裝置?？墒拱趸嫉臍怏w與可操作地從氣體吸收至少一部分二氧化碳的溶劑混合(210)。可將含二氧化碳的溶劑提供(215)到可操作地去除(220)溶劑中所含的至少一部分液體的至少一個(gè)去除系統(tǒng)(110)?？蓪⑷コ到y(tǒng)(110)輸出的溶劑汽提(225)，以從溶劑提取至少一部分二氧化碳。
文檔編號(hào)B01D53/14GK101837223SQ20101014380
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者C·G·森萬, S·D·德拉珀 申請(qǐng)人:通用電氣公司