通過二氧化碳產(chǎn)品液體在水洗液體中捕集氨的制作方法
【專利摘要】捕集存在于燃燒煙道氣中的氨的方法，所述燃燒煙道氣使用包括在冷凍氨法中的水洗單元進(jìn)行了CO2去除，所述方法包括：提供包含溶解于其中的CO2的負(fù)載CO2的液體(122)；提供洗水液體(108，138)；在將所述負(fù)載CO2的液體加入到所述水洗單元(102)之前，將所述液體與所述洗水液體合并，以形成富含CO2的洗水液體(105，106)；和通過將所述富含CO2的洗水液體(105，106)加入到所述水洗單元(102)使所述燃燒煙道氣(107a)與所述富含CO2的洗水液體接觸。
【專利說明】通過二氧化碳產(chǎn)品液體在水洗液體中捕集氨 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及用于處理燃燒煙道氣的方法和系統(tǒng)。更具體地講，本發(fā)明涉及在冷凍 氨法（CAP)中捕集氨。
[0002] 發(fā)明背景 在用于從氣體流（例如煙道氣、天然氣、合成氣或主要含有氮、氧、氫、一氧化碳和/或 甲烷的其它氣體流）中工業(yè)分離酸性組分（例如H2s、co2、cos和/或硫醇）的過程中，包 含胺化合物或氨水溶液的液體溶液通常用作溶劑。在吸收過程或洗滌過程中，酸性組分通 常被吸收在溶劑中。在用所述溶液"洗滌"所述酸性組分之后，必須在單獨(dú)的工藝步驟中從 氣體流除去污染物例如痕量的氨。
[0003] 用于該目的的最常用的方法為污染物的洗滌或滌氣步驟。在這樣的洗水步驟中， 氣體流在合適的接觸裝置中用水洗滌。通常，用于洗滌氣體流的水為新鮮水或從與氣體流 的處理相關(guān)的汽提過程得到的冊13含量非常低的水。在用水洗滌氣體流后，將水1)送回其 所得自的汽提單元或2)與用于主洗滌工藝的溶液簡單地混合。
[0004] 存在其中系統(tǒng)和方法的效率得到改進(jìn)的已知的方法。在W0 2009/138363中公開了 一種通過使氣體流與含有co2的液體接觸從氣體流除去污染物的方法。據(jù)報(bào)道，該方法適 用于像氨的污染物，其中污染物的排放降低。另外，在US 5 378 442中描述了一種接觸含有 C02的液體以回收存在于燃燒廢氣中的氨的方法。
[0005] 在洗滌過程（例如在汽提單元）中用過洗液的再生通常為能量密集的并且為昂貴 的方法。因此，持續(xù)需要改進(jìn)洗滌效率和/或降低洗液消耗的方法。用過洗液的再生可通 過汽提完成，其中將特定的組分從洗液中汽提以使洗液再生。
[0006] 發(fā)明概述 本發(fā)明的一個(gè)目的是在氣體純化方法中改進(jìn)洗漆（wash)/漆氣（scrub)步驟的效率， 更具體地講，改進(jìn)在吸收器系統(tǒng)中氨從經(jīng)處理的燃燒氣體的捕集和回收。
[0007] 在根據(jù)本文描述的各方面，用于在冷凍氨法（CAP)中捕集氨的改進(jìn)的方法和系統(tǒng) 最終使得離開洗滌/滌氣步驟的氨濃度降低，因此提高返回吸收器系統(tǒng)的再循環(huán)氨的量。 這有助于在吸收器系統(tǒng)中保持溶液中氨的濃度，并且還防止過度氨損失。
[0008] 降低從水洗單元流入的經(jīng)處理的煙道氣中的氨排放有利于在冷凍氨法中氨的保 留。當(dāng)在下游工藝中再加熱經(jīng)處理的煙道氣時(shí)，還將降低中和氨所需的硫酸的量。
[0009] 根據(jù)本文所述的方面，提供了捕集存在于燃燒煙道氣中的氨的方法，所述燃燒煙 道氣已在包括在冷凍氨法中的水洗單元中進(jìn)行了 C02去除，所述方法包括以下步驟： -提供包含溶解于其中的C02的負(fù)載C02的液體； _提供洗水液體； -在將所述負(fù)載co2的液體加入到所述水洗單元之前，將所述液體與所述洗水液體合 并，以形成富含co2的洗水液體，以減低在所述富含C02的洗水液體的表面之上存在的NH 3的 平衡蒸氣壓；和 -通過將所述富含co2的洗水液體加入到所述水洗單元使所述燃燒煙道氣與所述富含 co2的洗水液體接觸。
[0010] 將來自例如co2冷卻器的負(fù)載co2的液體連續(xù)加入到洗水中，以保持低氨分壓?；?于來自水洗系統(tǒng)的氨排放和在溶液中所需的氨分壓可調(diào)節(jié)、降低或提高所述液體的量，以 滿足洗滌要求。
[0011] 根據(jù)所述方法的一些實(shí)施方案，在洗水中氨的濃度可在0.0005-3 mol/ι范 圍。在具有頂部區(qū)段和下部區(qū)段的水洗單元中，氨的濃度可為，例如，在頂部區(qū)段中為約 0. 005-0. 2 mol/1，在下部區(qū)段中為約0. 5-3 mol/ι。該濃度涵蓋了貧洗水和與負(fù)載C02的液 體混合的洗水二者的范圍。通過用該氨在洗水中的濃度操作，氨的蒸氣壓可保持在低水平， 例如，足夠低以將氣相中的氨洗滌至低于200 ppm?？偟膩碚f，通過降低NH3在洗水溶液中 的濃度，通過降低洗液的操作溫度和/或通過混合負(fù)載C02的液體流來用化學(xué)方法減低氨 的分壓，可改進(jìn)氨捕集（且使NH3的分壓低）。只要在所述液體之上C02的分壓高，并且不 形成固體，NH3的濃度不太重要。
[0012] 根據(jù)所述方法的一些實(shí)施方案，對于富含C02的洗水液體，氨（NH3)的摩爾數(shù)與二 氧化碳（C02)的摩爾數(shù)的比率（R值）保持在約0. 05-10、優(yōu)選約0. 1-5、更優(yōu)選為約1。
[0013] 根據(jù)所述方法的一些實(shí)施方案，在洗水中氨的濃度在0. 0005-3 mol/ι范圍、優(yōu)選 在0. 05-2 mol/1范圍，并且在液相中C02的分壓為1-20巴。
[0014] 根據(jù)所述方法的一些實(shí)施方案，在與負(fù)載C02的液體合并之前，用于氨去除的洗水 液體包含約 〇· 0005 mol/1-0. 2 mol/ι 氨（NH3)。
[0015] 根據(jù)所述方法的一些實(shí)施方案，洗水單元的操作溫度為約rc -約10°C、優(yōu)選約 5。。。
[0016] 通過在這些指定的溫度范圍內(nèi)實(shí)施用于再捕集氨的方法，氨的蒸氣壓可保持低。 只要可實(shí)現(xiàn)這些操作溫度，任何致冷劑可考慮作為工作介質(zhì)。合適的致冷劑可為丙烷、丙烯 以及氨。
[0017] 根據(jù)所述方法的一些實(shí)施方案，對于富含C02的洗水液體，氨（NH3)的摩爾數(shù)與二 氧化碳（C02)的摩爾數(shù)的比率（也表示為R值）保持在約0· 05-10、優(yōu)選約0· 1-5、更優(yōu)選 約1-4。水洗液體的R值越低，則氨捕集的結(jié)果越好。
[0018] 根據(jù)本文所述方面，提供了通過將燃燒煙道氣與含有液體形式的溶解的二氧化碳 C02的富含C02的洗水液體接觸從所述氣體捕集氨（NH3)的氣體純化系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包 含： 水洗單元，用于捕集氨NH3 ; 一個(gè)或多個(gè)洗水液體管道，用于再循環(huán)洗水液體； 一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)生負(fù)載co2的液體的單元； 負(fù)載co2的液體管道，用于使所述負(fù)載co2的液體從一個(gè)或多個(gè)用于產(chǎn)生負(fù)載co2的液 體的單元流向洗水液體管道，以減低在所述洗水液體之上NH3的平衡蒸氣壓；和 一個(gè)或多個(gè)富含co2的洗水液體管道，用于將所述負(fù)載co2的液體和所述洗水液體合并 后得到的所述富含co2的洗水液體輸送到所述水洗單元，使所述富含co2的洗水液體與所述 燃燒煙道氣接觸。
[0019] 根據(jù)氣體純化系統(tǒng)的一些實(shí)施方案，用于產(chǎn)生負(fù)載〇)2的液體的單元為co 2產(chǎn)品冷 卻器和/或co2壓縮機(jī)系統(tǒng)，單獨(dú)或共同工作，以產(chǎn)生負(fù)載co2的液體。
[0020] 根據(jù)本文所述的方面，提供了一種通過洗水單元從燃燒廢氣捕集氨（NH3)的氣體 純化系統(tǒng)，所述洗水單元包含至少一個(gè)填充床區(qū)段，優(yōu)選兩個(gè)或更多個(gè)填充床區(qū)段。
[0021] 所述水洗單元可為合適的容器，比如塔?？蛇x擇填充床，以提供存在于水洗單元中 的各組分的足夠的傳質(zhì)，因此來從燃燒廢氣吸收NH3。所述水洗單元可包含一個(gè)或多個(gè)相同 或不同且采用不同的方式排列的填充床。
[0022] 根據(jù)氣體純化系統(tǒng)的一些實(shí)施方案，所述富含C02的洗水液體通過富含C0 2的洗水 液體管道引入洗水單元的底部區(qū)段。
[0023] 可將來自C02產(chǎn)品冷卻器和/或C02產(chǎn)品壓縮機(jī)的負(fù)載C0 2的液體的合并流引入 水洗頂部區(qū)段或水洗底部區(qū)段，或者在一些情況下，引入水洗單元的兩區(qū)段中。優(yōu)選應(yīng)將其 引入頂部區(qū)段，以實(shí)現(xiàn)更好的性能。
[0024] 根據(jù)氣體純化系統(tǒng)的一些實(shí)施方案，經(jīng)歷氨捕集的水液體包含低于0. 2 mol/1氨 (NH3) 〇
[0025] 根據(jù)上述氣體純化系統(tǒng)的一些實(shí)施方案，水洗單元在約1°C -約10°C、優(yōu)選約5°C 的溫度下操作。系統(tǒng)的操作溫度取決于系統(tǒng)中使用的具體的致冷劑。合適的致冷劑可為丙 烷、丙烯以及氨。
[0026] 根據(jù)氣體純化系統(tǒng)的一些實(shí)施方案，在C02產(chǎn)品冷卻器單元中分離和液化后，將液 體形式的二氧化碳C02重新引入洗水液體中。
[0027] 根據(jù)氣體純化系統(tǒng)的一些實(shí)施方案，在C02產(chǎn)品冷卻器單元中分離和液化后形成 來自C02冷卻器的負(fù)載C02的液體，將液體形式的二氧化碳C02重新引入洗水流中。
[0028] 根據(jù)氣體純化系統(tǒng)的一些實(shí)施方案，在C02壓縮機(jī)系統(tǒng)中分離和液化后形成來自 級間冷卻器的富含C02的冷凝物，將液體形式的二氧化碳C02重新引入洗水流中。
[0029] 根據(jù)氣體純化系統(tǒng)的一些實(shí)施方案，在C02產(chǎn)品冷卻器單元與C02壓縮機(jī)系統(tǒng)的組 合中分離和液化后，將液體形式的二氧化碳C02重新引入水洗單元中。
[0030] 本文使用的術(shù)語"洗水"籠統(tǒng)地指通過使氣體流與所述洗水接觸從氣體流除去污 染物的含水介質(zhì)，導(dǎo)致來自所述氣體流吸收污染物在所述洗水中。通常將含有吸收的污染 物的洗水再循環(huán)，例如，在汽提單元中，其中可將污染物濃縮以用于焚燒或純化和再利用。 換言之，水洗步驟的經(jīng)濟(jì)性由達(dá)到痕量污染物所需的去除水平所需的洗水的量來決定。適 當(dāng)洗滌氣體流所需的洗水的量由水對各個(gè)痕量污染物的的吸收能力決定，即，在氣相和水 相中的污染物之間的氣/液平衡。
[0031] 或者，洗水的改進(jìn)的吸收能力可用于進(jìn)一步降低存在于離開水洗步驟的氣體流中 污染物的量，而不會(huì)增加洗水消耗。換言之，可降低排放，而不會(huì)由于增加的水和能量消耗 而相應(yīng)增加成本。
[0032] 使用液體0)2來改進(jìn)洗水的吸收能力是更加有利的，原因是，例如，i) 0)2無味并且 相對無毒，ii)在洗水再生期間可容易地除去使用后的洗水中剩余的任何C02，和iii)在本 發(fā)明的至少一些實(shí)施方案中，C02可作為來自另一工藝步驟的產(chǎn)品容易地得到。
[0033] 堿性化合物通常用于吸收工藝，用于從氣體流除去酸性氣體，例如C02、H 2S和C0S。 氨為這樣的堿性化合物的一個(gè)實(shí)例，并且冷凍氨法（CAP)為用于此的方法。本發(fā)明的氣體 純化方法有效地用于除去來自采用冷凍氨法的污染氣體流的氨。通過本發(fā)明，提供了用于 所述改進(jìn)的方法的氣體純化系統(tǒng)。
[0034] 附圖簡述 圖1為概括性描述根據(jù)本發(fā)明基于氨的氣體純化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的流程圖。
[0035] 圖2為概括性描述已知的基于氨的氣體純化系統(tǒng)（現(xiàn)有技術(shù)）的流程圖。
[0036] 發(fā)明詳述 參考附圖，下文詳細(xì)描述現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的氣體純化系統(tǒng)的具體實(shí)施方案。
[0037] 圖1為根據(jù)本發(fā)明的基于氨的氣體純化系統(tǒng)101的一個(gè)實(shí)施方案的不意性表不。 氣體純化系統(tǒng)101包含水洗單元102,水洗單元102設(shè)置成使得待純化的氣體流與一個(gè)或多 個(gè)洗液接觸。
[0038] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，設(shè)置水洗單元102以用于清潔已通過冷凍氨法的C02吸收器 140的煙道氣。冷凍氨法原樣描述于例如W0 2006/022885 (Eli GAL)。因此，根據(jù)冷凍氨法， 可設(shè)置C02吸收器140例如可用于從例如發(fā)電廠、工業(yè)工廠、廢物焚燒工廠或冶金工廠的煙 道氣捕集C02。在冷凍氨法中，C02捕集在吸收器140中的氨化溶液中，且氨化溶液在再生器 單元142中再生。這樣的再生涉及加熱氨化溶液以引起C02釋放。出于保持說明的清楚性 的原因，圖1未示出C02吸收器140和再生器單元142之間氨化溶液的流動(dòng)或通過吸收器 140的煙道氣的流動(dòng)。
[0039] 已通過C02吸收器140用于二氧化碳捕集的煙道氣含有氨，并且經(jīng)由管道107a被 送至水洗單元102用于洗滌，這點(diǎn)在下文將更詳細(xì)描述。
[0040] 由于在再生器單元142中加熱氨化溶液而釋放的C02產(chǎn)品經(jīng)由流體連接的管道 142a從再生器單元142被送至C02產(chǎn)品冷卻器單元120。通過從C02產(chǎn)品捕集氨和冷凝水 蒸氣，C02產(chǎn)品冷卻器單元120純化從再生器單元142送來的C02產(chǎn)品。含有水的液體通過 流體連接的回路管道121在C02產(chǎn)品冷卻器單元120中循環(huán)。在回路管道121中循環(huán)的液 體在換熱器121a中冷卻，以引起水蒸氣從C02產(chǎn)品中冷凝。在C02產(chǎn)品冷卻器單元120的 回路管道121中循環(huán)的液體將從再生器單元142的C02產(chǎn)品捕集氨以及一些C02。因此在 回路管道121中循環(huán)的液體將含有一些溶解的氨和一些溶解的C02。
[0041] 如下文將更詳細(xì)描述，具有降低含量的氨的再生的洗水經(jīng)由管道ill送至co2產(chǎn) 品冷卻器單元120,并且在C02產(chǎn)品冷卻器單元120中循環(huán)的一部分液體通過與回路管道 121流體連接的管道122從單元120送出。
[0042] 水洗單元102為傳質(zhì)單元，其可包含傳質(zhì)增強(qiáng)設(shè)置物，例如水洗單元102可包含具 有填充床的塔，其中選擇填充材料以優(yōu)化單元102中的傳質(zhì)。填充材料可選自許多不同的 合適且市售可得的填充材料。另外，可設(shè)置水洗單元102以包含一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)洗滌區(qū) 段，其中每個(gè)區(qū)段形成填充床的材料可相同或不同，并且設(shè)置物（例如無規(guī)或規(guī)整填料）可 相同或不同以優(yōu)化參數(shù)（例如表面積、流動(dòng)方式、質(zhì)量流量等）。通過單元102的液體流在 不同區(qū)段之間還可不同地設(shè)置以優(yōu)化系統(tǒng)和/或傳質(zhì)。例如，液體流可以逆流模式，其中液 體以與氣體相反的方向流動(dòng)，氣體垂直向上流動(dòng)，液體垂直向下流動(dòng)；或者以順流模式，液 體和氣體二者垂直向下流動(dòng)。此外，對于每個(gè)區(qū)段，液體可采用循環(huán)模式設(shè)置，其中在從其 中除去之前將液體在該區(qū)段中再循環(huán)若干次，或者以單程方式設(shè)置，其中液體單程通過該 區(qū)段，隨后從其中除去。
[0043] 在圖1的具體實(shí)施方案中，水洗單元為水洗單元102,其包含具有不同填料區(qū)段的 兩段洗滌系統(tǒng)。底部區(qū)段103 (即，水洗單元102的下部）包含規(guī)整填料，并且以逆流模式 操作，液體溶液采用循環(huán)模式，煙道氣采用單程模式。頂部區(qū)段104 ( S卩，水洗單元102的第 二區(qū)段）包含無規(guī)填料，并且以逆流模式操作，水流單程通過，煙道氣流單程通過。待清潔 的煙道氣經(jīng)由管道107a進(jìn)入水洗單元102。已清潔的煙道氣經(jīng)由管道107b離開水洗單元 102。
[0044] 離開水洗單元102的用過的洗液含有吸收的氨，并且經(jīng)由流體連接的管道108離 開水洗單元102。用過的洗液可至少部分再循環(huán)，并且經(jīng)由流體連接的管道105重新引入水 洗單元102及其下部103。
[0045] 本發(fā)明的一個(gè)選項(xiàng)為，可將一部分C02經(jīng)由流體連接的管道125引入管道105中 的洗液中，因此將含有C02的洗液在單元102的底部（第一）區(qū)段103處引入水洗單元102 中。組合地或替代地，將一部分C02引入管道105中的洗液中，并且如下文更詳細(xì)描述，可 將一部分C02經(jīng)由流體連接的管道122引入管道106中的洗液中，因此將含有C02的洗液在 單元102的頂部（第二）區(qū)段104處引入水洗單元102中。
[0046] 經(jīng)由管道105和/或管道106引入水洗單元102的液體稱作"富含C02的洗水液 體"，其為將洗水液體與那部分C02混合后得到的洗水。如圖1中所示，那部分0)2可為已從 自再生器142送來的C02產(chǎn)品捕集在C02產(chǎn)品冷卻器單元120的液體中的C02。含有一部分 溶解于其中的C02的這類液體從C02產(chǎn)品冷卻器單元120經(jīng)由流體連接的管道122并任選 經(jīng)由流體連接的管道125送至水洗單元102。溶解的C02經(jīng)由管道122和任選的管道125 送至水洗單元102,溶解的C02通過降低氨的蒸氣壓來改進(jìn)在水洗單元102中氨的捕集，這 點(diǎn)將在下文更詳細(xì)描述。
[0047] 在經(jīng)由管道107a進(jìn)入水洗單元102的煙道氣中氨的含量可為約5000-16000 ppm。
[0048] 具有降低含量的氨的煙道氣經(jīng)由流體連接的管道107b離開水洗單元102,且例 如送至直接接觸冷卻器（DCC)單元，出于保持說明的清楚性的原因而未示出。在經(jīng)由管道 107b離開水洗單元102的煙道氣中氨的量可為約0- 500 ppm、優(yōu)選低于200 ppm。
[0049] 經(jīng)由管道108離開水洗單元102的一部分洗水液體（可稱為"用盡的洗水"）可經(jīng) 由流體連接的管道112進(jìn)料至換熱器110。在換熱器110中，經(jīng)由管道108U12來自水洗 單元102的用盡的洗水與經(jīng)由流體連接的管道132來自汽提器單元130的再生的洗水流換 熱。因此，來自水洗單元102的用盡的洗水經(jīng)由管道112送至換熱器110,并且經(jīng)由流體連 接的管道131離開換熱器110。流體連接的管道131將用盡的洗水送至汽提器單元130。通 常，經(jīng)由流體連接的管道131送至汽提器單元130的用盡的洗水可包含濃度在0. 5-3 mol/ 1范圍的氨。在汽提器單元130中，用盡的洗水的至少一部分含量的氨被除去，從而產(chǎn)生再 生的洗水，這點(diǎn)下文將更詳細(xì)描述，其經(jīng)由流體連接的管道132離開汽提器單元130。通常， 經(jīng)由流體連接的管道132離開汽提器單元130的再生的洗水可包含濃度在0. 005-0. 2 mol/ 1范圍的氨。
[0050] 再生的洗水經(jīng)由管道132送至換熱器110,其中再生的洗水與在管道112、131中輸 送的用盡的洗水換熱。經(jīng)由管道132送來的再生的洗水具有比經(jīng)由管道112送來的用盡的 洗水更高的溫度。因此，在換熱器110中，在經(jīng)由流體連接的管道131送至汽提器單元130 之前，加熱用盡的洗水。這降低了必須供應(yīng)至汽提器單元130以實(shí)現(xiàn)從用盡的洗水汽提氨 的熱量。經(jīng)由流體連接的管道132從汽提器單元130送來的再生的洗水在換熱器110中冷 卻，隨后經(jīng)由流體連接的管道138a送至流體連接的管道138,并且進(jìn)一步任選通過換熱器 124送至水洗單元102的頂部區(qū)段104,并經(jīng)由流體連接的管道111送至C02產(chǎn)品冷卻器單 元 120。
[0051] 因此，再生的洗水經(jīng)由流體連接的管道138a、lll從換熱器110送至0)2產(chǎn)品冷卻 器單元120。往C02產(chǎn)品冷卻器單元120的水流的流速通常為約5 1/分鐘-300 1/分鐘，例 如約5 1/分鐘-200 1/分鐘。在C02產(chǎn)品冷卻器單元120中，含有C02的水通過流體連接的 回路管道121再循環(huán)至C02冷卻器單元120中。一部分含有C02的水從管道121分流，且水 經(jīng)由流體連接的管道122輸送至水洗單元102,流速為約5 1/分鐘-300 1/分鐘。在管道 122中運(yùn)送的液體也可稱作"負(fù)載C02的液體"，S卩，包含溶解的C02的液體，并且從C0 2冷卻 器單元120送來。
[0052] 在一個(gè)實(shí)施方案中，管道122經(jīng)由流體連接的管道125與底部區(qū)段103的再循環(huán) 回路（管道108)連接，其中來自C02產(chǎn)品冷卻器單元120的含有C02的水經(jīng)過換熱器123 之后與經(jīng)由管道105重新引入的水混合進(jìn)入水洗單元102的底部第一區(qū)段103。
[0053] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，管道122與管道138流體連接，其中含有C02的水與 從換熱器110送來的再生的洗水混合，并且經(jīng)由管道106進(jìn)一步送至水洗單元102及其頂 部區(qū)段104。
[0054] 冷卻的C02產(chǎn)品從C02產(chǎn)品冷卻器單元120經(jīng)由管道126和任選的換熱器127送 至C02壓縮機(jī)系統(tǒng)150, C02壓縮機(jī)系統(tǒng)150產(chǎn)生壓縮的富含C02的氣體，富含C02的氣體經(jīng) 由流體連接的管道151輸送以用于進(jìn)一步處理。作為在壓縮級段之間的中間冷卻的效果， 在C02壓縮機(jī)系統(tǒng)150中得到的包含水和C02的冷凝物可經(jīng)由流體連接的管道152再循環(huán) 至氣體純化系統(tǒng)101。此處的液體稱作"來自C02壓縮機(jī)級間冷卻器的富含C02的冷凝物"。 管道152與管道122流體連接，并且來自C02壓縮機(jī)級間冷卻器的富含C02的冷凝物"如上 所述送至水洗單元102。
[0055] 任選地，在氣體純化系統(tǒng)101中，在C02產(chǎn)品冷卻器單兀155中分離和液化之后， 將液體形式的二氧化碳C02經(jīng)由流體連接的管道154和152重新引入水洗單元102中，C02產(chǎn)品冷卻器單元155可為用于從不可冷凝的氣體（例如氧氣和氮?dú)猓┲蟹蛛x二氧化碳的低 溫單元，這樣的單元155包括在高壓C02壓縮機(jī)系統(tǒng)153中。
[0056] 在一個(gè)實(shí)施方案中，通過將經(jīng)由管道121至管道122送來的來自C02冷卻器的負(fù) 載的洗水溶液與經(jīng)由管道152送來的來自C02壓縮機(jī)級間冷卻器的富含C02的冷凝物合并 來產(chǎn)生所述含有C02的液體。
[0057] 任選地，在約3-約7°C的溫度下，在進(jìn)入水洗單元102之前，使所述含有C02的水 通過換熱器單元124a、124b。
[0058] 換熱器單元110經(jīng)由流體連接的管道131和132與汽提器單元130流體連接，其 中熱量從汽提器底部流轉(zhuǎn)移至進(jìn)料流，使得在汽提器單元130中的能耗最小化，并且使得 向水洗單元102提供低溫液體以降低冷凍器載荷。例如，汽提器單元130可在大于120°C的 溫度下和大于20巴的壓力下操作。汽提器單元130經(jīng)由流體連接的管道136和137用蒸 汽加熱。在汽提器單元130中，經(jīng)由管道131從來自水洗單元102的用盡的洗水除去氨，并 且氨經(jīng)由流體連接的管道135轉(zhuǎn)移至C02吸收器140以用于進(jìn)一步處理，例如捕集C02。取 決于汽提器操作壓力，含有氨并經(jīng)由管道133離開汽提器單元130的氣體在通向再生器或 吸收器系統(tǒng)的路上經(jīng)過冷凝器134。冷卻液體經(jīng)由流體連接的管道134a送至冷凝器134, 并且經(jīng)由流體連接的管道134b離開冷凝器134。經(jīng)由管道134a、134b經(jīng)過冷凝器134的冷 卻液體可為各種起源。例如，冷卻液體可為從吸收器140送至再生器單元142以在其中再 生的氨化溶液。冷凝器134的冷卻液體還可為例如鍋爐的進(jìn)水或者在工廠中可得到另一種 冷卻水。作為冷卻經(jīng)由管道133離開汽提器單元130的氣體的效果，在冷凝器134中形成 的蒸氣和液體經(jīng)由流體連接的管道133a離開冷凝器134并且送至蒸氣-液體分離器135a。 在蒸氣-液體分離器135a中，氣體和液體彼此分離。在蒸氣-液體分離器135a的底部收 集的液體經(jīng)由流體連接的管道135b返回至汽提器單元130。在低壓汽提器操作中，頂部蒸 氣流隨后經(jīng)由管道135轉(zhuǎn)移至吸收器140。
[0059] 以上詳述的系統(tǒng)在20巴的壓力下操作。然而，被認(rèn)為顯而易見的是，該系統(tǒng)也適 用于在較低的壓力下操作，并且設(shè)置成使得可用參數(shù)已被調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的實(shí)現(xiàn)見13捕集 效果。
[0060] 經(jīng)由管道107a進(jìn)入水洗單元102的氣體通常包含濃度為1. 5-2. 5 %體積的C02。
[0061] 水洗單元102通常在相對高的氣體速度下操作，例如在2-8 m/s范圍，例如約2. 5 m/s〇
[0062] 通過經(jīng)由含有C02的液體將一部分C02引入水洗單元102中，氨的摩爾數(shù)與C0 2的 摩爾數(shù)的摩爾比可降低。氨的摩爾數(shù)與co2的摩爾數(shù)的摩爾比的該降低減低了在用于水洗 單元102的富含C02的洗水液體的表面之上存在的NH3的平衡蒸氣壓。在水洗單元102的 頂部區(qū)段104中，經(jīng)由管道106送來的富含C02的洗水液體的氨的濃度可通常為0. 005-0. 2 mol/1的NH3。對于經(jīng)由管道106送來的富含C02的洗水液體，氨（NH3)的摩爾數(shù)與二氧化 碳（C02)的摩爾數(shù)的比率可通常保持在約0. 05-10,更通常為約0. 05-2。在水洗單元102的 底部區(qū)段103中，經(jīng)由管道105送來的富含C02的洗水液體的氨的濃度可為0. 5-3 mol/1的 NH3。對于經(jīng)由管道105送來的富含C02的洗水液體，氨（NH3)的摩爾數(shù)與二氧化碳（C0 2)的 摩爾數(shù)的比率可通常保持在約〇. 05-10,更通常為約0. 5-10。
[0063] C02產(chǎn)品冷卻器單元120還與再生器單元142連接，再生器單元142設(shè)置成使已用 于吸收器140中例如根據(jù)冷凍氨法從煙道氣吸收C02的吸收液體再生。因此，C02產(chǎn)品冷卻 器單元120冷卻在再生器單元142中已從氨化溶液中釋放的C02。
[0064] 圖2為先前使用的氣體純化系統(tǒng)201 (現(xiàn)有技術(shù)）的示意性表示。該系統(tǒng)包含水 洗單元202,其設(shè)置成讓待純化的氣體流與一個(gè)或多個(gè)洗液接觸。
[0065] 水洗單元202示于圖2,包含具有不同填料區(qū)段的兩段洗滌系統(tǒng)。在水洗單元202 的下部的底部區(qū)段203包含規(guī)整的填充床，并且對溶液以循環(huán)模式操作，而對煙道氣以單 程模式操作。在水洗單元202的頂部的頂部區(qū)段204包含以逆流模式操作的無規(guī)填充床， 具有單程水流和單程煙道氣流。
[0066] 離開水洗單元202并且含有吸收的氨的用過的洗水液體經(jīng)由流體連接的管道208 離開水洗單元。用過的洗水液體可經(jīng)由管道205再循環(huán)并且重新引入水洗單元202及其下 部。
[0067] 具有降低濃度的氨的煙道氣經(jīng)由管道207離開水洗單元202,并且可送至直接接 觸冷卻器（DCC)單元，出于保持說明的清楚性的原因而未示出。
[0068] 洗水經(jīng)由管道212進(jìn)料至換熱器單元210。水經(jīng)由管道211從換熱器單元210送 至C02產(chǎn)品冷卻器單元220。
[0069] 上文結(jié)合圖1描述的實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)包括： 在從水洗單元102排放的經(jīng)處理的煙道氣中的NH3具有低濃度； 在處理后，例如在直接接觸冷卻系統(tǒng)（DCC)和直接接觸加熱（DCH)系統(tǒng)中，酸化組分 (如硫酸）的消耗低； 在用于吸收和再生的系統(tǒng)中，期望的溶液摩爾濃度的可保持性； 汽提器過程的較低能耗； 在水洗單元102中捕集氨所需的液體量最小化。 實(shí)施例
[0070] 實(shí)施例1 (計(jì)算機(jī)模型的驗(yàn)證） 將根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)（圖2)具有模擬水洗單元的計(jì)算機(jī)模型（A)與類似的現(xiàn)有 技術(shù)系統(tǒng)的測試結(jié)果（B)相比較。
[0071] 模擬結(jié)果表明，與測試結(jié)果相比，氨排放低2. 3 %，如表1所示。因此，認(rèn)為該計(jì)算 機(jī)模型是物理過程和系統(tǒng)的合理表示。
[0072] 表1比較：計(jì)算機(jī)模型與實(shí)測結(jié)果（現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)）
【權(quán)利要求】
1. 捕集存在于燃燒煙道氣中的氨的方法，所述燃燒煙道氣使用包括在冷凍氨法中的 水洗單元進(jìn)行了 co2去除，所述方法包括以下步驟： 提供包含溶解于其中的co2的負(fù)載co2的液體； 提供洗水液體； 在將所述負(fù)載co2的液體加入到所述水洗單元之前，將所述液體與所述洗水液體合并， 以形成富含C02的洗水液體，以減低在所述富含C02的洗水液體的表面之上存在的NH3的平 衡蒸氣壓；和 通過將所述富含co2的洗水液體加入到所述水洗單元使所述燃燒煙道氣與所述富含 co2的洗水液體接觸。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中在所述洗水液體中氨的濃度為0. 5-3 mol/1。
3. 權(quán)利要求1的方法，其中在與所述負(fù)載C02的液體合并之前，所述洗水液體包含 0· 0005 mol/1-0. 2 mol/1 氨（NH3)。
4. 權(quán)利要求1的方法，其中通過使洗水單元具有1°C -10°C、優(yōu)選約5°C的操作溫度提 高NH3的平衡蒸氣壓的減低。
5. 權(quán)利要求1的方法，其中對于所述富含C02的洗水液體，氨（NH3)的摩爾數(shù)與二氧化 碳（C02)的摩爾數(shù)的比率保持在約0. 05-10、優(yōu)選約0. 1-5、更優(yōu)選約1-4。
6. 通過與含有液體形式的溶解的二氧化碳C02的富含C02的洗水液體接觸從燃燒煙道 氣捕集氨（NH3)的氣體純化系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包含： 水洗單元，用于捕集氨NH3 ; 一個(gè)或多個(gè)洗水液體管道，用于再循環(huán)洗水液體； 一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)生負(fù)載co2的液體的單元； 負(fù)載co2的液體管道，用于使所述負(fù)載co2的液體從一個(gè)或多個(gè)用于產(chǎn)生負(fù)載co2的液 體的單元流向洗水液體管道，以減低在所述洗水液體之上NH3的平衡蒸氣壓；和 一個(gè)或多個(gè)富含co2的洗水液體管道，用于使所述富含co2的洗水液體流過、用于將所 述負(fù)載co2的液體和所述洗水液體合并送入所述水洗單元，使所述富含co2的洗水液體與所 述燃燒煙道氣接觸。
7. 權(quán)利要求6的氣體純化系統(tǒng)，其中所述用于產(chǎn)生負(fù)載C02的液體的單元為C02產(chǎn)品 冷卻器和/或co2壓縮機(jī)系統(tǒng)，單獨(dú)或共同工作以產(chǎn)生負(fù)載co2的液體。
8. 權(quán)利要求6的氣體純化系統(tǒng)，其中所述洗水單元包含至少一個(gè)填充床區(qū)段，優(yōu)選兩 個(gè)或更多個(gè)填充床區(qū)段。
9. 權(quán)利要求6的氣體純化系統(tǒng)，其中通過富含C02的洗水液體管道將所述富含C02的 洗水液體引入所述洗水單元的底部區(qū)段。
10. 權(quán)利要求6的氣體純化系統(tǒng)，其中通過富含C02的洗水液體管道將所述富含C02的 洗水液體引入所述洗水單元的頂部區(qū)段。
11. 權(quán)利要求6的氣體純化系統(tǒng)，其中所述洗水單元在1°C -10°C /優(yōu)選約5°C的溫度 下操作。
12. 權(quán)利要求6的氣體純化系統(tǒng)，其中在C02產(chǎn)品冷卻器單元中分離和液化之后形成來 自C02冷卻器的負(fù)載C02的洗水溶液，將液體形式的二氧化碳C02重新引入所述洗水流中。
13. 權(quán)利要求6的氣體純化系統(tǒng)，其中在C02壓縮機(jī)系統(tǒng)中分離和液化之后形成來自級 間冷卻器水的富含co2的冷凝物，將液體形式的二氧化碳co2重新引入所述洗水流中。
14.權(quán)利要求6的氣體純化系統(tǒng)，其中在C02產(chǎn)品冷卻器單元與C02壓縮機(jī)系統(tǒng)的組合 中分離和液化之后，將所述液體形式的二氧化碳C02重新引入所述水洗單元中。
【文檔編號】B01D53/14GK104066494SQ201380006694
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月25日
【發(fā)明者】M.C.鮑爾夫, R.S.希維爾, J.P.瑙莫維奇 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司