[发明专利]用于二氧化碳的离析装置和其运行方法以及分离单元

说明书

本发明涉及一种用于尤其来自燃烧化石燃料的发电站的烟气中的二氧化碳的离析装置以及一种用于运行这种离析装置的方法。本发明还涉及一种用于从洗气溶液中分离盐的分离单元。

在燃烧化石燃料的用于产生电能的发电设备中，由于化石燃料的燃烧而产生含有二氧化碳的烟气。除了二氧化碳，烟气中还含有其它燃烧产物，如二氧化硫和二氧化氮以及固体颗粒、灰尘和炭黑。烟气通常在很大程度上离析出固体成分之后排放到大气中。

然而，人类所造成的二氧化碳在地球大气中的含量升高是称为气候变化的地表温度升高的主要原因。存在于大气中的二氧化碳阻碍了从地表到宇宙中的热辐射，这一般作为温室效应已知。

因此针对现有的发电设备讨论适当的辅助措施，以便在燃烧之后将所产生的二氧化碳从烟气中分离出来。为此，作为在燃烧过程之后从烟气中离析二氧化碳(Post Combustion Capture)的一种技术可能性，使烟气与洗气溶液接触，所述洗气溶液具有用于二氧化碳的适当吸收剂。在此，从烟气中洗出二氧化碳。

在经典的吸收-解吸过程中，烟气在吸收单元中与洗气溶液接触，由此尤其二氧化碳被吸收或者可逆地被结合。由此清洁的烟气从吸收单元中排出，而吸附或装载有二氧化碳的、即失效的洗气溶液导入解吸单元中，以便分离二氧化碳并且使洗气溶液再生。在该处通常进行热学分离，即通过输入热而使二氧化碳解吸。二氧化碳最后例如经过多级压缩和冷却并且输送至存放装置或使用装置。再生的洗气溶液导回至吸收单元，在吸收单元中洗气溶液又能用于吸收二氧化碳。

在这种吸收-解吸过程的范围内，通常应用通过碱性洗气溶液的化学吸收。在这种吸收中，酸性的烟气成分与洗气溶液中所含的碱性吸收剂发生反应。当前最有前景的是含胺类的吸收剂，其中，作为胺类尤其使用烷醇胺，但也可以使用具有较大烷基组的复合位阻胺、环形胺、氨基酸或者氨基酸盐。所使用的胺类与二氧化碳形成氨基甲酸盐，或者二氧化碳在洗气溶液中间接地反应成为碳氢酸盐和质子化的胺。

不期望的是，在含胺类的洗气溶液中除了二氧化碳也吸收了其它酸性气体，尤其是一氧化氮和/或一氧化硫。然而与二氧化碳不同，这些其它气体与含胺类的吸收剂主要形成耐热的盐(英语：“Heat Stable Salts”HSS)，这些盐在解析单元中不能回复原态。在运行期间，这些耐热的盐由于由此造成的胺类浓度的下降而使洗气溶液吸收二氧化碳的能力逐渐降低。此外，这些耐热的盐可能促进腐蚀并且不利地改变洗气溶液的流动特性。

因此，本发明所要解决的第一技术问题在于，提供一种用于尤其来自燃烧化石燃料的发电站的烟气中的二氧化碳的离析装置，其能够从洗气溶液中分离出盐。

本发明所要解决的第二技术问题在于，提供一种用于离析尤其来自燃烧化石燃料的发电站的烟气中的二氧化碳的方法，通过该方法能够从洗气溶液中分离出盐。

本发明所要解决的第三技术问题在于，提供一种用于从洗气溶液中分离盐的分离单元。

所述第一技术问题按本发明通过权利要求1的特征解决。本发明的有利实施形式和扩展设计在从属权利要求和以下的说明中示出。

按照本发明的用于尤其来自燃烧化石燃料的发电站的烟气中的二氧化碳的离析装置包括吸收单元、配属于所述吸收单元的解吸单元和用于从洗气溶液中分离盐的分离单元。所述吸收单元和解吸单元通过用于再生的洗气溶液的第一管路和用于失效的(亦即用过的)洗气溶液的第二管路相互连接。所述分离单元包括用于形成盐晶体的结晶器和处于所述结晶器下游的用于分离盐晶体的第一分离器。

在此，本发明从这种考虑出发，即通过含胺类的洗气溶液与酸性烟气成分的中和反应形成的盐不能回复原态并且它们降低了洗气溶液吸收二氧化碳的能力。本发明还从这种考虑出发，即，使洗气溶液中的盐结晶。这样结晶的盐可以作为固体相对简单地从洗气溶液中移除。因此本发明规定，将洗气溶液输送至分离单元，在分离单元中，洗气溶液所含的盐借助结晶器结晶并且所形成的盐晶体借助分离器从洗气溶液中移除。这允许将洗气溶液中所含的盐分离并且由此能够简单地回收洗气溶液。

吸收单元用于通过洗气溶液吸收二氧化碳，解吸单元用于解吸二氧化碳。第一管路连接解吸单元和吸收单元并且导引再生的洗气溶液。第二管路连接吸收单元和解吸单元并且导引失效的洗气溶液。为了分离盐，分离单元可以直接集成在离析装置中。但是同样可行的是，将洗气溶液从离析装置中取出，单独地输送至分离单元并且在分离盐之后重新在离析装置中使用。