[发明专利]从工艺气体中捕集二氧化碳的系统

说明书

技术领域

本发明涉及从工艺气体中捕集CO₂的系统。

本发明还涉及从工艺气体中捕集CO₂的方法。

背景技术

通常存在这样的目的，捕集在用例如化石燃料、气体或木材为燃料的发电系统中产生的气体中的CO₂以使得工艺更加环保并降低全球变暖效应。随后可将捕集的CO₂气体压缩并传输以便在合适的场所例如在深地质构造或深海(deep ocean masses)中储存。存在诸如通过吸收、吸附、膜分离和深冷分离的从所产生的烟气中除去CO₂的多种已知技术。

从气体混合物中分离二氧化碳的干法可利用金属氧化物作为吸附剂。该金属氧化物在高温下可与存在的二氧化碳形成金属碳酸盐。二氧化碳可在再次形成金属氧化物的情况下从金属碳酸盐中释放。与使用金属氧化物作为二氧化碳的吸附剂相关的问题包括吸附剂的烧结导致吸附剂效率降低，且如果在气体中存在硫，则可能形成硫碳酸盐(sulfur carbonate)，这可降低吸附剂的效率。

一种通过使用金属氧化物吸附剂从气体混合物中分离二氧化碳的干法公开在WO 2009/148334 A1中。所公开的方法结合了金属氧化物的二氧化碳捕集能力的再生。

根据现有技术，很难实现用于二氧化碳捕集的吸附剂的有效再生。

发明内容

本发明的目的包括提供关于现有技术所确定的问题的解决方案。

本发明的系统和方法允许从工艺气体有效地捕集CO₂，其中能够捕集在工艺气体中存在的CO₂的吸附物质有效再生。

根据本发明的第一方面，提供了从工艺气体中捕集CO₂的系统，所述系统包括第一反应器，其配置成接收工艺气流和包含能够捕集在所述工艺气体中存在的CO₂以使得形成碳酸钙的氧化钙的颗粒吸附物质，所述第一反应器包括用于排出CO₂贫化工艺气体、具有捕集的CO₂的第一部分颗粒吸附物质和具有捕集的CO₂的第二部分颗粒吸附物质的设备；第二反应器，其配置成从所述第一反应器接收所述第一部分颗粒吸附物质，所述第二反应器包括配置成通过使所述碳酸钙脱二氧化碳以形成氧化钙而促使CO₂从所述颗粒吸附物质释放的加热设备，所述第二反应器还包括用于使所述第一部分颗粒吸附物质回到所述第一反应器的设备和用于排出富CO₂气流的设备；和第三反应器，其配置成从所述第一反应器接收所述第二部分颗粒吸附物质，所述第三反应器包括用于供应H₂O到所述第二部分颗粒吸附物质以使所述第二部分颗粒吸附物质的剩余部分氧化钙的至少一部分水合以形成氢氧化钙的设备，所述第三反应器还包括用于使所述第二部分颗粒吸附物质回到所述第一反应器的设备。

使所述第二部分颗粒吸附物质的剩余部分氧化钙的至少一部分水合以形成氢氧化钙引起吸附物质的有效再生。水合引起吸附物质膨胀，因此水合可在从吸附物质化合物除去如CaSO₄方面起作用，其否则会阻碍向CaO吸附物质的通道。配置成从所述第一反应器接收所述第二部分颗粒吸附物质的第三反应器引起吸附物质有效再生。

根据一个实施方案，所述第一反应器可为碳酸化器反应器或其中可发生碳化反应的反应器，所述第二反应器可为煅烧炉反应器或其中可发生煅烧反应的反应器，且所述第三反应器可为水合器反应器或其中可发生水合反应的反应器。

根据一个实施方案，所述第一反应器可为循环流化碳酸化器反应器，所述第二反应器可为循环流化煅烧炉反应器，且所述第三反应器可为水合器反应器。

根据一个实施方案，所述工艺气体可为烟气。所述烟气例如可来自煤炭、油、天然气、工业和家庭废物及泥煤等例如在发电站中的燃烧。

根据一个实施方案，所述第三反应器可配置成在比所述第一反应器低的温度下操作，且所述第二反应器可配置成在比所述第一反应器高的温度下操作。

根据一个实施方案，所述系统还可包括用于冷却进入所述第三反应器之前的所述第二部分颗粒吸附物质的设备。

根据一个实施方案，所述系统还可包括用于加热回到所述第一反应器之前的所述第二部分颗粒吸附物质的设备。

根据一个实施方案，所述系统还可包括用于冷却将要从所述第二反应器回到所述第一反应器的第一部分颗粒吸附物质的设备。