[发明专利]高压下二氧化碳的回收

说明书

技术领域

本发明涉及从含有二氧化碳的气流中回收二氧化碳的方法。

背景技术

传统的商品液态二氧化碳是利用蒸馏技术中从二氧化碳含量很高(＞95％)的进料气流中制得的。这些物料源的例子包括氨气和氢气工厂尾气，发酵源和富含二氧化碳的井中天然产生的气体。典型的是在一个中心工厂制成液态二氧化碳，然后运输到可能是几百英里远的用户那里；因此需要高额的运费。高质量的生产物料源的缺乏和远离用户的距离提供了从低浓度物料源中回收CO₂的动力，这种低浓度物料源通常可以与用户所在地靠得更近。这些物料源的主要例子有烟道气，依据不同的燃料和用于燃烧的过量空气，其中含有3～30％的CO₂。

为了从这些物料源生产商用液态CO₂，进料气体中CO₂的浓度首先需要显著地提高，然后才送到蒸馏装置。各种技术，包括膜、吸附分离(例如，压力振动吸附(“PSA”)，真空压力振动吸附(“VPSA”)和温度振动吸附(“TSA”))、物理吸附和化学吸附，都能用于提高CO₂的纯度。全部预算的经济性(资金和运作费用)依赖于进料纯度、可获得的产品纯度规格和回收率。对于膜、吸附分离和物理吸附，获得既定高产品纯度的成本受进料纯度的强烈影响。另一方面，因为化学吸附技术的成本对进料中CO₂的含量相对不敏感，所以它在一个单一步骤中提供了一个直接获得高纯(＞95％)CO₂蒸汽的便利方法。这种蒸汽能够用作CO₂分离场合的应用，或进一步压缩用于接下来的回收，作为商用液态CO₂，或处置/回收。

化学吸附不仅可以通过使用碳酸盐如热碳酸钾而且也可以使用链烷醇胺进行。然而，如果使用碳酸盐，CO₂的分压必须至少为15psia，才有明显的回收。由于烟道气一是在大气压下获得的，使用碳酸盐的化学吸附需要对进料气体进行压缩。由于要在氮气压缩上消耗大量的能量，这就造成了巨大的浪费。另一方面，如果使用链烷醇胺，就能在大气压下从贫源得到充足的CO₂回收含量。因此，从诸如烟道气的物料源回收高纯(＞95％)CO₂蒸汽，使用链烷醇胺化学吸附是优选之法。从这种吸附方法回收的富含CO₂的蒸汽压力一般大约为15～30psia。一般地，进一步的使用、处理或处置需要对该气体进行压缩。

历史上，链烷醇胺在诸如天然气纯化和氢气生产的过程中广泛用于CO₂的吸附。文献指出(Kohl和Nielsen，“Gas Purification”，第5版(1997)，pp.115-117，123-125，144-149)，进料气一般超过200psia，而富含CO₂的蒸汽一般能在15-30psia的压力下获得。美国专利5853680公开了一种从高压(＞425psia)天然气中除去CO₂的方法。其中没用泵送富含CO₂的链烷醇胺液体。这种方法进行没有显著压降的再生步骤，在140psia或更高的压力下，有利于富含CO₂的蒸汽流的回收。

然而，对能从低压源物流直接回收高压二氧化碳的更有效方法仍存在着需求。

发明内容

本发明的一方面是一种回收CO₂的方法，其包括(A)提供含CO₂的气态进料流，其中所述进料流的压力高达30psia；(B)从所述进料流优选吸附CO₂进入含有机胺吸附剂的液态吸附流体中，形成富含二氧化碳的液态吸附剂流；(C)可以按任何次序或同时加压所述富含CO₂的液态吸附剂流使压力足够大，使该物流在35psia或更大压力下到达(D)步中的汽提塔，和加热富含CO₂的液态吸附剂流，得到热的富含CO₂的液态吸附剂流；和(D)在35psia或更大的压力下进行操作的汽提塔中，从所述富含CO₂的液态吸附剂流中汽提CO₂，并从所述汽提塔回收具有35psia或更大压力的气态CO₂产品流。在一些优选的实施方案中，汽提塔中的压力和气态CO₂产品流的压力高达70psia。

本发明的另一方面，从汽提塔中分离出的液态吸附剂流可再循环到步骤(B)。

附图说明