[发明专利]用于回收二氧化碳的设备和方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于从气体比如从饮料装瓶设备的灌装碗(filling bowl)放出的废气中回收二氧化碳的方法和设备。本发明还涉及使用设备中产生的废产物流通过蒸发冷却冷却水，然后使用所述冷却水改善在气体分离设备中用于回收二氧化碳的液环式真空泵的运行。

发明背景

碳酸软饮料消耗大量的二氧化碳，而主要在灌装处理过程中大量的二氧化碳被释放到大气中。广为人知的是，二氧化碳是一种促使全球变暖的主要温室气体。回收从灌装碗放出的二氧化碳即是为了环境效益也是为了经济效益，特别是在许多国家都即将征收碳税的情况下。为了分离二氧化碳，已经在不同的情况和应用中建立了许多方法，所述方法包括深冷分离、化学吸附、膜和变压力/真空吸附。在各种CO₂分离技术中，变压力/真空吸附由于它的能量优势已经被应用于很多情形下并且以不同的形式应用。在这些循环吸附技术中，使含有二氧化碳和其它气体的进料气流通过吸附剂填充的固定床/移动床以将CO₂吸附到吸附剂上。然后通过经常用真空泵产生的减压来回收CO₂。在此过程中，通常在减压前采用吹扫/冲洗步骤将床中的非CO₂气体置换，所述这种冲洗可以用CO₂产品(“重”吹扫)或贫CO₂流(“轻”吹扫)吹扫或使用CO₂产品(“重”吹扫)和贫CO₂流(“轻”吹扫)吹扫进行。典型地，对于CO₂回收，使用重吹扫步骤。

在许多应用中已经描述了利用变压力/真空吸附原理的分离方法。例如，JP 2002079052描述了利用压力/温度变换吸附(PTSA)在高温回收CO₂的方法和系统，其中吸附发生的温度范围为400～650℃，而脱附在700～850℃。K.Nakagawa，M.Kato的一篇名称为“使用吸附剂和甲烷蒸汽重整的预燃烧CO₂捕获(Pre-combustion CO₂ Capture Using Adsorbent andMethane Steam Reforming)”的期刊文章(日本陶瓷协会期刊(Journal of theCeramic Society of Japan)，113卷(3)(2005)，252-254页)描述了预燃烧高温CO₂捕获方法，所述方法使用了用于整体气化煤燃烧(integrated gasificationcoal combustion)(IGCC)的金属氧化物浸渍陶瓷吸附剂。美国专利5,917,136也描述了在100℃至500℃的温度范围内使用改良氧化铝吸附剂的变压吸附法。该美国专利认为水对于这样的材料几乎没有影响。美国专利6,322,612描述了湿高温气体法，该方法在150℃～450℃的温度将CO₂从湿进料气流中分离出来。美国专利5,917,136描述的方法中使用包括K₂CO₃改良的水滑石、Na₂O浸渍氧化铝或复盐挤出物的一族吸附剂作为吸附/脱附阶段的吸附剂，并且提供了在潮湿条件下非常可逆的优点。

美国专利5,938,819描述了使用天然斜发沸石从甲烷中移除CO₂的方法。进料气的CO₂浓度范围为1％至75％，而吸附压力的范围为1至200psig，其中较高的进料压力提高了产品纯度。干燥的气体被用来使吸附剂再生。此方法中还包括吹扫步骤。

JP 2004-202393描述了分离CO₂的PTSA法，其中吸附在50℃～100℃的温度范围内进行，而脱附在85℃～335℃的温度进行，并且脱附压力为0.001巴～1巴。M.Ishibashi，H.Ota.等的一篇名称为“通过物理吸附法从发电厂废气中移除二氧化碳的技术”(能源转换与管理(Energy Conversionand Management)，37卷，929-933页，1996)的期刊文章也描述了类似的方法。

美国专利4,726,815描述了使用湿气预处理的CO₂回收方法。使用分子筛活性碳，并且还包括吹扫的步骤来纯化产品。抽空压力为50托，吸附温度范围为20℃至40℃。除去水分的加热效应是考虑在内的。

JP 2005-262001描述了使用中间进料和必要温度控制的双回流(dual-reflux)变压吸附法。