[发明专利]吸附剂在含氧燃料酸压缩中的使用

说明书

背景技术

本发明一般涉及用于净化(purify)二氧化碳气体的方法。特别的，本发明涉及用于从含SO₂作为污染物的二氧化碳气体中去除二氧化硫(SO₂)的方法。本方法也可从二氧化碳气体中去除NO_x，如果其作为另外的污染物存在。本发明特别应用于粗二氧化碳的净化，例如来自于燃烧粉煤的发电站中氧燃料(oxyfuel)燃烧工艺的烟道气，其中含硫的碳质或烃燃料在锅炉中燃烧生成蒸汽用于发电。

术语“SO_x”指的是硫的氧化物并包含SO₂和三氧化硫(SO₃)。术语“NO_x”指的是氮的氧化物并主要包含一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)。NO_x可包含一种或多种其它氮的氧化物，包括N₂O、N₂O₄及N₂O₃。

现已声称全球变暖的主要原因之一是由于人类的影响在大气中温室气体污染物的增加。释放的主要的温室气体，二氧化碳(CO₂)，在大气中的浓度从工业革命前的270ppm增长至当前值约378ppm。CO₂浓度的继续增长是不可避免的直至CO₂的排放得以抑制。主要的CO₂排放源是燃烧化石燃料的电力站及以石油为燃料的车辆。

为继续生产国家需要维持其经济和生活方式的电力使用化石燃料是必需的。因此，需要设计有效方式捕集来自燃烧化石燃料的发电站中的CO₂以将其储存起来而非释放到大气中。可储存于深海中；地质地层中如含盐水层(saline aquifer)；或枯竭油(depleted oil)地层或天然气地层(natural gas formation)。可选地，CO₂可用于提高原油采收率(enhanced oil recovery)(EOR)。

氧燃料燃烧工艺通过在纯氧中燃烧一种碳质燃料或烃燃料从而产生纯的由CO₂和水蒸汽组成的燃烧产物气体，来试图减轻CO₂排放的有害影响。该工艺将导致烟道气中氮气(N₂)的缺乏以及非常高的燃烧温度，其在熔炉或锅炉中是不实际的。为了减低燃烧温度，总烟道气流中的一部分通常在冷却后典型地再循环返回到燃烧器。

一篇题目为“Oxy-combustion processes for CO₂capture from advanced supercritical PF and NGCCpower plants”(Dillon等；发表于GHGT-7，Vancouver，2004年9月)的文献描述了采用氧燃料燃烧工艺由燃烧粉煤的电站锅炉(power boiler)产生的CO₂捕集，其公开的内容在此引入作为参考。

氧燃料燃烧产生主要包含CO₂的粗烟道气，还有杂质例如水蒸汽；“不可冷凝的”气体，即来自于化学过程中的不易通过冷却而冷凝的气体，例如过量的燃烧氧气(O₂)，和/或源自于任何空气泄漏进入该系统的O₂、N₂、和氩气(Ar)；以及酸性气体例如作为来自燃料中组分的氧化产物而产生的或通过N₂和O₂在高温下的结合而产生的SO₃、SO₂、氯化氢(HCl)、NO和NO₂。烟道气中存在的气态杂质的精确浓度取决于多种因素，例如燃料组成；燃烧器中N₂的浓度；燃烧温度；以及燃烧器和熔炉的设计。

通常，最终的经的CO₂产物理想地应作为高压流体料流产生，以传输进入管道用于输送到储存地或使用地点，例如在EOR中。CO₂应当是干燥的以避免例如碳钢管道的腐蚀。CO₂杂质水平不应当危及地质储存地点的完整性，特别是如果CO₂用于EOR，输送和储存不应当破坏规定输送和处理气流的国际和国家条约和规章。