[发明专利]CO2吸收中的先进中间冷却和再循环

说明书

发明领域

本发明涉及从气流去除酸性气体(如CO₂和H₂S)的方法和系统。

发明背景

本领域已知从过程气流去除不期望的气态组分的多种方法。在从气流(例如烟道气、天然气、合成气或主要包含氮气、氧气、氢气、一氧化碳和/或甲烷的其它气流)工业分离酸性组分(如H₂S、CO₂、COS和/或硫醇)所用的方法中，常用包含胺化合物的液体溶液或氨水溶液作为溶剂。酸性组分在吸收过程中吸收在溶剂中，一般在吸收装置中进行，例如填充床柱。

在去除酸性组分后，纯化的气流离开吸收装置以进一步处理或排出。包含吸收的酸性组分的溶剂一般在热交换器中加热，并在再生器中与酸性组分分离。一般将此分离称为“洗脱”。在洗脱后，可通过热交换器将溶剂送回到吸收装置，以降低进入吸收装置的溶剂的温度。因此，包含吸收装置和再生器的系统过程允许从气流连续操作去除酸性组分。

US 6,645,446公开一种从过程气体流去除气态组分(例如CO₂)的分流方法。该方法包括使来自吸收器上部的半富集溶剂与来自再生器的半贫乏溶剂组合，以形成混合溶剂流。随后将混合溶剂流进料至吸收器的下部。

虽然已知常规气体纯化技术的多种改进，但总是存在进一步改进这些技术的期望，例如，在纯化效力和能耗方面。

发明概述

本发明的一个目的是改进收集酸性气体的常规的基于胺的技术。

因此并且根据收集酸性气体的已知技术的操作和设计参数，一个目的可在于减少能量和/或化学消耗。

另外，一个目的可在于在环境、健康和/或经济上的改进，减少用于此类酸气体吸收技术中的化学品的排放。

一方面，通过从气流去除酸性气体的方法，可实现上述目的以及在研究以下说明后对本领域技术人员变得显而易见的其它目的，所述方法包含以下步骤：

a) 使洗液流与包含要去除的酸性气体的所述气流接触，以使酸性气体吸收到洗液流；

b) 在第一抽取液位从所述洗液流抽取富集酸性气体的洗液；

c) 使所述抽取的洗液冷却；和

d) 在第一重新引入液位将所述经冷却的洗液重新引入到洗液流，以形成混合洗液流，所述第一重新引入液位在所述第一抽取液位的上游。

本文所用术语“气流”应理解为包含不期望的酸性气体组分的任何气流，如烟道气或天然气。应了解，本发明的去除方法同样适用于去除任何酸性气体，例如CO₂、H₂S和COS。本发明的方法可例如用于从气流去除CO₂。

本文所用术语“洗液”一般指含水介质，所述含水介质用于通过使所述气流与所述洗液流接触而从气流去除酸性气体，导致将酸性气体从所述气流吸收到所述洗液流。包含吸收的酸性气体的洗液流一般被再循环，例如在再生器中“洗脱”，以产生可重新用于吸收酸性气体的经再生的“贫乏”洗液。

本文所用术语“液位”一般指与洗液流的另一个位置相关的洗液流位置。因此，第一液位可以在第二液位上游或下游。术语“抽取液位”是指可由此抽取富集酸性气体的洗液的洗液流的任何位置。类似地，术语“重新引入液位”是指可将洗液重新引入洗液流并与含有酸性气体的气流接触的任何位置。

与用于酸性气体去除的常规基于胺的方法比较，根据第一方面的方法提供洗液流中增加的酸性气体吸收。首先，使洗液流与包含要去除的酸性气体的气流接触。将酸性气体吸收到所述洗液流提供富集酸性气体的洗液流，称为富集溶液。随后，从所述洗液流抽取富集酸性气体的洗液，并冷却。随后，在抽取位置上游的位置重新引入经冷却的洗液，并与洗液流混合。因此，所述步骤能使吸收平衡移动并使抽取的洗液与包含酸性气体的气流接触的接触时间延长。吸收平衡移动的原因在于使抽取的洗液冷却，并再一次与包含酸性气体的气流接触，这使所述经抽取和重新引入的洗液吸收更多酸性气体。因此，与常规方法比较，上述方法提供增加的载荷，即，以酸性气体摩尔数/洗液摩尔数计的增加的吸收。另外发现，吸收装置下游的富集负载的甚至小的增加也对能耗有显著影响。例如，在图3一般表示的方法中，其中使来自吸收装置的50%洗液流冷却，并再循环到吸收装置的底部，以允许连续吸收酸性气体，与常规方法比较，负载增加约7%，总能耗减少约5%。