[发明专利]气体流的除碳方法

说明书

本发明涉及一种用于使含有15％至60％二氧化碳的气体流脱碳的方法，所述方法通过使所述气体流通过沸石附聚物进行，沸石附聚物包含至少一种粘合剂和至少一种沸石，并且具有为0.02cm³.g^‑1至0.15cm³.g^‑1的中孔体积，和为0.1至0.5，最好0.15至0.45的中孔体积分数。

本发明涉及脱碳，即分离包含二氧化碳的气体流的所述二氧化碳(CO₂)，例如在钢铁厂的气体流中，其中一氧化碳气体流经常含有非常大量的二氧化碳。

事实上，熟知，在气体流中，特别地在含有高含量的一氧化碳(至少10％)和可能的硫化氢(10ppmv至5000ppmv)的气体流中，有可能发现以或大或或小比例存在的二氧化碳，例如可以为按体积计15％到60％。

过大量的CO₂引起许多缺点，甚至引起问题，例如由于更快的饱和而导致有限的吸收能力，因此产物的更加频繁再生并且加速老化。这些大量的CO₂对膜工艺也构成了额外的限制，而且对于使用溶剂，低温蒸馏系统等的工艺而言，也存在额外的限制，这时，分离变得非常耗能，因此变得非常昂贵。

更具体地并且作为举例说明，在待脱碳的气体流中，可以提及通常包含20％至50％的CO₂和20％至50％的CO的炼钢厂气体，以及任选的少数物种，例如H₂，N₂，CH₄，H₂S，H₂O。

为了生产铁(这也适用于其它金属的生产)，使氧化铁与还原气体接触，该还原气体通常是主要由CO和H₂组成的混合物。该还原性气体与氧化铁反应形成元素铁、CO₂和H₂O。因此，产生的气体由CO₂，H₂O，CO和H₂的混合物组成。在能够重新使用之前，这种气体必须再次富集CO和H₂。解决方案之一可以是例如通过分离，选择性吸附来消除不希望的组分，特别地消除CO₂和H₂O杂质。

专利US3161461描述了一种通过使用特定的溶剂用于分离存在于气体混合物中的酸性气体的吸收方法。然而，溶剂的使用在工业层面难以实施，并且这些溶剂的再生通常需要非常大量的能量，腐蚀问题和巨大的环境限制，使得该方法通常无法盈利，因此很少使用。

专利US8192524描述了一种用于使具有大于10％的CO₂体积率的气体流脱碳的方法，所述方法使用至少一个包括多个聚合物膜的膜单元以产生包含至少95体积％的CO₂的渗透物和贫二氧化碳的气体流。然而，为了使该方法完全有效并且为了确保良好的分离度，多个膜步骤是必需的，这导致难以在工业上使用的复杂且昂贵的方法。

专利US4459142公开了一种低温蒸馏方法，用于分离存在于C₃-C₁₀烃流中的CO₂。然而，使用这种低温蒸馏系统的方法具有必须在非常低的温度下处理形成干冰的缺点。

还已知实施固定床吸附方法，其允许气体流脱碳。例如，专利US4775396描述了通过PSA(调制压力吸附或“变压吸附”)方法使用包含八面沸石类型的沸石硅铝酸盐的固定吸附床选择性吸附在非酸性气体(例如N₂，H₂和CH₄)中存在的二氧化碳，所述沸石含有至少20％的选自锌，稀土，氢和铵的至少一种阳离子物质，并且包含最多80％的碱金属或碱土金属阳离子。

TSA(温度波动吸附或“变温吸附”)类型的方法也是已知的，其通常适用于低CO₂含量的物流的脱碳。