[发明专利]烟气处理方法

说明书

发明领域

本发明涉及采用冷冻氨法(CAP)以从工艺气体中除去二氧化碳的烟气净化方法和系统。

背景技术

在诸如发电站的燃烧成套设备中诸如煤、油、泥煤、废物等燃料的燃烧中产生热工艺气体，该热工艺气体常称为烟气，其含有二氧化碳CO₂以及其他组分。已经广泛认识到了释放二氧化碳到大气中的不利环境影响，并且已经促使研发适合从在上述燃料的燃烧中产生的热工艺气体中除去二氧化碳的方法。还存在产生大量CO₂的其他工业，例如包括水泥工业和钢铁工业。

基于冷冻氨的系统和方法(CAP)提供从诸如后燃烧烟气流的气流中捕获并除去CO₂的成本相对低的方法。这种系统和方法的实例先前已经公开在题为“包括CO₂去除的燃烧气体超净化(Ultra Cleaning of Combustion Gas Including the Removal of CO₂)”的已公开的国际专利申请WO 2006/022885中。术语“冷冻”是指在冷冻氨法中CO₂吸收器的操作温度，其通常在0-20℃范围内且优选在0-10℃范围内。在WO 2006/022885中描述的方法中，从烟气流中吸收CO₂通过使在吸收器中的冷冻氨化溶液或浆液与含有CO₂的烟气流接触来实现。含有所吸收的CO₂的氨化溶液随后通过在增加的压力下加热而再生，由此从该溶液中除去CO₂，且可将再生的溶液再用于CO₂吸收过程。

US 2008/0178733提供了具有组合的冷却和净化系统的气体净化系统，其包括位于CO₂吸收器上游且操作用以借助于冷却液冷却工艺气体且吸收工艺气体的二氧化硫到冷却液中以便获得含有硫酸盐的冷却液的第一气液接触装置。该组合的冷却和净化系统还包括位于CO₂吸收器下游且操作用以借助于使含有氨的工艺气体与含有硫酸盐的冷却液接触而从已经在CO₂吸收器中处理过的工艺气体中除去氨的第二气液接触装置。

冷却液的硫酸盐和冷却液的从烟气中除去的氨有时用于制造可作为肥料使用的硫酸铵副产物。

US 2008/0178733的气体净化系统非常适合处理如例如由燃烧较高品质燃料的现代发电站所生成的相对清洁的CO₂富化烟气流(例如颗粒物质和重金属少)。然而，诸如水泥或钢铁制造、燃烧较低品质的煤或废物的工业过程可产生与大多数发电站的特征相比具有较高的酸、颗粒物质和/或重金属含量的烟气。虽然大多数水泥厂将静电沉淀器与烟气骤冷器组合使用来降低粒子和重金属浓度，但相当高的残留物水平保留在烟气中。剩余的颗粒物质和重金属内含物可污染冷却液，使液体副产物的预定使用复杂化。

发明内容

本发明的一个目的在于提供用于净化含有二氧化碳和诸如二氧化硫、重金属和颗粒物质的污染物的工艺气体的改善的冷冻氨法和系统。

根据本文中说明的方面，提供净化含有二氧化碳和污染物的工艺气体的方法，所述方法包括以下步骤：

使所述工艺气体与碱溶液或浆液直接接触，且将所述工艺气体的至少一部分污染物捕获在所述碱溶液或浆液中；和

使污染物贫化的工艺气体与冷却液直接接触以形成冷却的工艺气体；

其中将所述碱溶液或浆液与所述冷却液分离。

根据一些实施方案，所述方法还包括以下步骤：

使所述冷却的工艺气体与氨化溶液或浆液直接接触以从所述工艺气体中至少部分地除去二氧化碳并形成含有氨的工艺气体；和

使所述含有氨的工艺气体与洗涤液直接接触以从所述工艺气体中至少部分地除去氨。

如在US 2008/0178733中描述，现有技术的冷冻氨法流程的冷却和净化系统的第一阶段首先用洗涤步骤，使用溶解了氨的溶液捕获SO₂且使SO₂形成亚硫酸盐，根据所溶解的O₂的利用度将亚硫酸盐氧化以形成硫酸盐，由此生成打算作为肥料使用的硫酸铵溶液。经烟气进入冷冻氨法成套设备的重金属或酸性组分具有聚集在冷却和净化系统的第一阶段的趋势，引起污染液体副产物、最终使其不适合作为肥料使用的问题。US 2008/0178733的冷却和净化系统还考虑使用硫酸铵溶液以与冷却步骤结合来捕获SO₂。