[发明专利]通过低温冷凝捕集二氧化碳的方法

说明书

本发明涉及一种俘获包含至少一种比二氧化碳CO₂更具挥发性的化合物，例如氧气O₂、氩气Ar、氮气N₂、一氧化碳CO、氦气He和/或氢气H₂的流体中的二氧化碳的方法。

本发明可特别适用于由碳燃料如煤、烃类(天然气、燃料油、石油化学残留物等)、家庭废料、生物质产生电和/或蒸汽的单元，而且还可适用于来自精炼厂、化工厂、炼钢厂或水泥工厂的气体。它还可适用于来自用于加热建筑物的锅炉中的烟道气或甚至适用于来自交通工具的废气，更通常适用于产生含CO₂烟道气的任何工业方法。

二氧化碳为温室气体。由于环境和/或经济原因，日益变得希望通过俘获CO₂，然后，例如通过将CO₂储存在适当地质层中或通过实现它的自身资产价值而降低或甚至消除CO₂向大气中的排放。

已知一定量的俘获二氧化碳的技术，例如基于用通过化学反应分离CO₂的化合物溶液洗涤流体的方法，例如使用MEA洗涤的方法。这些方法通常具有以下缺点：

-高能耗(与用于与CO₂反应的化合物的再生有关)，

-与二氧化碳反应的化合物的降解，

-与二氧化碳反应的化合物引起的腐蚀。

在低温冷凝，即冷却直至出现固体CO₂的领域中，可提及文献FR-A-2820052，它公开了一种使CO₂通过反升华(anti-sublimation)，即通过由气体凝固而不经由液态来进行提取的方法。所需冷量借助制冷流体的分馏提供。含有CO₂和至少一种比CO₂更具挥发性的化合物的流体通过在两个容器中交替冷凝而分离。尽管CO₂在一个容器中冷凝，但在另一个中CO₂升华，使压力升至CO₂的三相点，然后提取如此产生的液体CO₂。该方法具有以下缺点：

-交换器必须能经受超过5巴的压力，

-降低了俘获效率，因为该系统在各循环之间的过渡过程中具有热惯性，

-需要大交换面积使得设备的体积更大，

-从一个容器转移至另一个需要阀，这会降低系统的可靠性。

文献US 2005/072186描述了一种提纯含有CO₂的天然气的方法。将该混合物冷却并在液化天然气中形成固体CO₂。固体CO₂和LNG的“胶浆”经由蜗杆提取，然后加热以液化CO₂。该方法的一个缺点是在提取固体CO₂同时提取了一定量液化天然气，这然后必须再循环。此外，CO₂形成不易提取的固体块。

本发明的一个目的是提供一种从含有CO₂和至少一种比二氧化碳更具挥发性的化合物的流体俘获二氧化碳的改善方法。

本发明首先涉及一种由含有CO₂和至少一种比CO₂更具挥发性的化合物的工艺流体生产至少一种贫CO₂气体和一种或多种富CO₂流体的方法，所述方法实施：

a)在至少一个容器中冷却至少部分所述工艺流体从而获得通过低温冷凝部分工艺流体获得的至少一种主要含有CO₂的固体和至少一种含有所述贫CO₂气体的残留气体；

b)由所述容器提取至少部分在步骤a)形成的所述固体；和

c)液化和/或升华至少一部分在步骤b)中提取的所述固体从而获得一种或多种富CO₂流体；

其特征在于在其中实施所述步骤b)的时间间隔包括在在其中实施所述步骤a)的时间间隔内。

该工艺流体通常来自锅炉或产生烟道气的任何装置。这些烟道气可已经进行各种预处理，特别是为了除去NOx(氮氧化物)，灰尘，SOx(硫氧化物)和/或水。

分离之前，工艺流体为单相，呈气态或液体形式，或者为多相的。“气态”形式是指“基本气态”形式，即它可特别含有灰尘、固体颗粒如烟灰和/或液滴。