[发明专利]从烟气中去除SOx和CO2的方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年11月7日递交的美国临时专利申请No.61/628,823的权益。

技术领域

本发明提供一种从氧燃料燃烧发电厂去除二氧化硫和二氧化碳的方法。

背景技术

化石燃料的燃烧产生具有稀释的SO₂和CO₂的烟气，该稀释的SO₂和CO₂难以在单一的去除工艺中去除。现有技术中去除它们是用烟气脱硫工艺(FGD)去除SO₂，然后用溶剂洗涤去除CO₂。该FGD工艺需要使用试剂如石灰浆，并且该工艺产生了废弃物，如需要在厂区外处置的硫酸钙。用于从该烟气中捕获CO₂的现有技术是利用溶剂洗涤。许多溶剂是发展欠缺的，包括耐受燃煤锅炉烟气中的杂质以及低的溶剂再生能量的胺。现有的溶剂技术需要大量的水蒸汽以再生用于回收的废溶剂，并且会降低多至25％的发电厂输出。

另一个从烟气中捕获CO₂的方法是使用氧燃料燃烧。在氧燃料燃烧锅炉中，使用高纯度的氧气，通常95％的氧气或更高，燃烧化石燃料(煤炭，油或气体)。该燃烧方法降低了烟气中氮的含量，因此有助于二氧化碳捕获。来自氧燃料燃烧锅炉中的烟气体积仅约为具有相同大小的空气燃烧锅炉中的烟气体积的25％。首先冷却该烟气以回收在烟气中的水蒸汽。与空气燃烧锅炉烟气中的约为14％的CO₂相比较，干燥的氧燃料烟气含有约为90％的CO₂。使用氧燃料燃烧消除了对CO₂浓缩工艺如胺厂的需求。

电力行业正在开发的通用氧燃料燃烧工艺通常包括湿烟气脱硫单元(FGD)用于SO₂捕获，然后CO₂净化单元(CPU)。部分脱硫气体再循环回到锅炉中作为调节气体以猝灭由于氧气燃烧的炉温。该CPU包括低温型冷却和从氧气和氮气中分离CO₂，该氧气和氮气由于空气泄漏在排放控制设备的 下游渗透至烟气中。

该发明提供了以联合工艺而不是以两个独立的工艺去除SO₂和CO₂的方法。此外，使用本发明，去除的SO₂是可以在管道中传送的液体产品，并且是可销售的产品。可以控制CO₂产品纯度以满足最终产品的应用。联合去除SO₂和CO₂的工艺不产生脱硫废弃物，并提供了用于碳捕获的低投资成本选择。该工艺优于在美国专利申请No.7,416,716中描述的联合去除SO_x和CO₂的工艺，其中SO₂作为硫酸而不是液体产品去除。该工艺还优于在美国专利申请No.6,737,031中描述的工艺，其中需要钙基试剂以捕获SO₂。

发明内容

本发明涉及一种从烟气中联合去除SO₂和CO₂的方法，该方法包括去除一个初级分馏柱以及两个精制柱中的CO₂和SO₂。该方法包含以下步骤：a)热烟气预处理，包括利用干燥吸附剂注射去除烟气SO₃；b)利用多级压缩器压缩该处理过的热烟气；c)分离CO₂、SO₂与非冷凝气体；d)将该CO₂和SO₂送入单独的精制柱；以及e)将来自该初级分馏柱以及两个精制柱中的流合并用于能量回收。

附图说明

图1为联合去除工艺的流程图；

图2显示了初级分离柱结构；

图3和图4分别显示了CO₂和SO₂柱。

具体实施方式

在氧燃料燃烧发电厂，化石燃料在具有氧气的炉中燃烧。氧燃料燃烧的烟气主要包含二氧化碳、水蒸汽、二氧化硫和少量其他气体。本发明提供了用冷却、分馏和分离水蒸汽、二氧化硫和二氧化碳来去除这些组分的方法。二氧化硫被分离并可以以气体或液体形式输送用于出口。二氧化碳也可以被分离和压缩输送到外部用于工业用途或封存。