本发明专利技术涉及用于降低在基于冷冻氨的CO2去除系统中的氨回收汽提器的能量需求的系统和方法。所述系统和方法包括用于物理分离来自构造成接收来自所述基于冷冻氨的CO2去除系统的主吸收器的逃逸氨进料流的洗涤容器的洗涤液并提供第一进料流和第二进料流的纳滤或反渗透单元。相对于来自所述洗涤容器的洗涤液，第一进料流具有减小的氨摩尔浓度，而第二进料流具有增加的氨摩尔浓度。随后将第二进料流进料到所述氨回收汽提器，其降低蒸汽消耗。在许多其他优势之中，降低的蒸汽消耗转化成显著的能量节约。另外，所述系统和方法提供了如在一些应用中可能期望的与所述汽提器单元相关的设备尺寸的减小。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有洗涤系统的基于冷冻氨的二氧化碳捕集系统及使用方法背景概括地讲，本专利技术涉及气体纯化系统及使用方法，其中回收所吸收的氨和二氧化碳。具体地讲，本专利技术涉及构造成利用纳滤或反渗透来降低氨回收汽提器的蒸汽负荷以便减少来自已经经历基于氨的CO2去除方法的气流的逃逸氨(ammoniaslip)和其他污染物的洗涤系统和方法。在用于气体纯化的常规工业技术中，诸如H2S、CO2和/或COS的杂质通过吸收在液体溶液中，例如吸收在包含氨和/或一种或多种胺化合物的液体溶液中而从诸如烟气、天然气、合成气或其他气流的气流中除去。用过的液体溶液随后在再生器塔中再生以通常通过与蒸汽逆流接触来释放包含在该溶液中的杂质。再生所需要的蒸汽通常由发电站涡轮系统生成。另外，与再生塔流体连通的再沸器可提供包含在该液体溶液中的杂质的进一步释放。在当前的冷冻氨法和系统中，来自主CO2吸收器的逃逸氨首先捕集在水洗容器中且随后在氨回收汽提器中通过用饱和蒸汽加热氨化的富化溶液而再生。根据操作条件，逃逸氨化溶液通常具有0.1-2.0摩尔/升的NH3摩尔浓度。在资金和操作成本方面，当前的从汽提器回收氨的方法是高成本方法(主CO2再生器的约20%热负荷)，因为其很难将汽提器塔顶热与主再生器网络集成。因此，需要更有效地回收逃逸氨以提供降低的能量消耗的改善的系统和方法。概述本文公开了更有效地回收逃逸氨以提供降低的能量消耗以及其他优势的气体纯化系统和方法。在一个实施方案中，用于减少包括主吸收器和再生器的基于冷冻氨的CO2去除系统中的逃逸氨的洗涤系统且还包括构造成接收已经经历所述基于冷冻氨的CO2去除系统的CO2贫化烟气的洗涤容器，所述洗涤容器包含用于洗涤来自所述主吸收器的CO2贫化烟气的液体；与所述洗涤容器串联且构造成自所述洗涤容器接收具有一定氨浓度的洗涤液并将所述洗涤液物理分离成第一进料流和第二进料流的分离单元，其中，相对于所述洗涤液的氨浓度，第一进料流具有减小的氨浓度，且其中，相对于所述洗涤液的氨浓度，第二进料流具有增加的氨浓度；和与所述分离单元串联并构造成接收具有增加的氨浓度的第二进料流的汽提器。降低由包含主吸收器和再生器的基于氨的CO2捕集系统产生的CO2贫化烟气流中的氨的量的方法包括在洗涤容器中用液体洗涤来自所述主吸收器的所述CO2贫化烟气流以生成具有一定氨浓度的洗涤液；将所述洗涤液分离成第一进料流和第二进料流，其中，相对于所述洗涤液的氨浓度，第一进料流具有减小的氨浓度，且其中，相对于所述洗涤液的氨浓度，第二进料流具有增加的氨浓度；和从第二进料流回收氨以生成氨贫化溶液。参考本专利技术的各种特点的以下详述及其中包括的实施例可更容易地理解本专利技术。附图简述现在来看附图，其中相同的元件以相同方式编号：图1示意性表示根据本专利技术的一个实施方案的气体纯化系统；图2图解性表示作为氨摩尔浓度的函数的汽提器负荷；及图3图解性表示作为在操作期间来自吸收器的逃逸氨的函数的汽提器功率消耗。专利技术详述本文公开了用于纯化诸如烟气的气流的系统和方法。更详细地讲，所述系统和方法构造成降低在碳捕集系统(“CCS”)中的现有氨冷冻法和系统(“CAP”)的能量需求。所述系统和方法构造成从已经经历基于冷冻氨的CO2去除系统的烟气流中回收所吸收的氨和二氧化碳(CO2)。更详细地讲，氨和CO2使用对来自洗涤容器的进料流进行的纳滤或反渗透来回收以提供高摩尔浓度的氨进料流到氨回收汽提器。所述洗涤容器与所述主吸收器单元流体连通且构造成接收具有逃逸氨以及其他污染物的烟气进料流，即已经经历基于氨的CO2去除的烟气。通过增加进料到氨回收汽提器的洗涤溶液中的氨摩尔浓度，申请人已经发现蒸汽消耗需求明显降低。并且，通过增加该氨摩尔浓度，氨回收汽提器的进料溶液减少，其直接减小汽提器、再沸器、冷凝器、换热器、泵等的装备尺寸。减小的蒸汽消耗直接转化成显著的能源节约。现在参考图1，示意性示出了根据一个实施方案用于回收通常包括主吸收器和再生器的用于处理例如烟气的基于冷冻氨的CO2去除系统中的逃逸氨的洗涤系统100的局部视图。系统100通常描绘串联的用于接收来自主吸收器(未示出)的吸收器保留物106(也称作CO2贫化烟气)的水洗容器102、纳滤或反渗透系统108及汽提器系统104。显然，完整的基于冷冻氨的CO2去除系统将包括另外的组件，诸如主吸收器和主再生器以及在将烟气流引入主吸收器和CO2脱水及压缩组件之前处理烟气流的烟气调节组件。具有包括但不限于吸收器和再生器的这些另外组件的示例性气体纯化系统公开在美国专利7,641,717号、7,846,240号和7,862,788号中，这些专利通过引用全文结合到本文中。在气体纯化系统中采用的工艺物流可为任何流体流，诸如天然气流、合成气流、炼厂气体或自诸如煤炭、天然气或其他燃料的材料燃烧产生的物流。工艺物流的一个实例为通过诸如煤炭的燃料的燃烧产生且在化石燃料燃烧锅炉的燃烧室的出口处提供的烟气流。其他燃料的实例包括但不限于天然气、合成气(syntheticgas)(合成气(syngas))和石油炼厂气体。根据该工艺物流的类型或来源，酸性组分可以气态、液态或颗粒形式。为了便于理解，在本文中提到的是烟气流。在一个实施方案中，该烟气流含有包括但不限于CO2的多种酸性组分。到该烟气流进入用于CO2捕集系统的主吸收器时，该烟气流可能已经进行了处理以除去微粒物质(例如，飞灰)以及硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)。例如，该烟气可从湿烟气脱硫系统下游的位置位取得。然而，方法可因系统不同而不同，且因此所述处理可在烟气流通过吸收器之后发生，或者根本不发生。该主吸收器采用促进从该烟气流中吸收并去除诸如二氧化碳的气态组分的吸收剂溶液(布置在其中)。在一个实施方案中，该吸收剂溶液包括化学溶剂和水，其中该化学溶剂例如含有基于氮的溶剂且尤其是氨；伯烷醇胺、仲烷醇胺和叔烷醇胺；伯胺和仲胺；空间位阻胺；和严重空间位阻仲氨基醚醇。常用化学溶剂的实例包括但不限于：碳酸铵、单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、N-甲基乙醇胺、三乙醇胺(TEA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、哌嗪、N-甲基哌嗪(MP)、N-羟基乙基哌嗪(HEP)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、2-(2-氨基乙氧基)乙醇(还称作二乙二醇胺或DEGA)、2-(2-叔丁基氨基丙氧基)乙醇、2-(2-叔丁基氨基乙氧基)乙醇(TBEE)、2-(2-叔戊基氨基乙氧基)乙醇、2-(2-异丙基氨基丙氧基)乙醇、2-(2-(1-甲基-1-乙基丙基氨基)乙氧基)乙醇等。上述可以单独或组合使用，且可在有或没有其他共溶剂、诸如防沫剂的添加剂、诸如酶的助催化剂、缓冲剂、金属盐等以及防腐剂的情况下使用。在基于冷冻氨的CO2捕集系统中，在主CO2吸收器中的吸收剂溶液为包含氨的溶液或浆液。该氨可以铵离子NH4+的形式或以溶解的分子NH3的形式。例如，该吸收剂溶液或浆液可由碳酸铵、氨基甲酸铵和碳酸氢铵离子构成。当吸收器在大气压力下且在例如零至三十摄氏度(0-30℃)的低温下操作时实现在烟气中存在的诸如CO2的酸性组分的吸收。在另一实施例中，当吸收器在大气压力下且在零至十摄氏度(0-10℃)的温度下操作时实现酸性组分从烟气流中的吸收。通过在相对较低的本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于除去在包括主吸收器和再生器的基于冷冻氨的CO2去除系统中的逃逸氨的洗涤系统，所述洗涤系统包括：构造成接收经历所述基于冷冻氨的CO2去除系统的CO2贫化烟气的洗涤容器，所述洗涤容器包含用于洗涤来自所述主吸收器的CO2贫化烟气的液体；与所述洗涤容器串联且构造成从所述洗涤容器接收具有一定氨浓度的洗涤液并将所述洗涤液物理分离成第一进料流和第二进料流的分离单元，其中第一进料流具有相对于所述洗涤液的氨浓度减小的氨浓度，且其中第二进料流具有相对于所述洗涤液的氨浓度增加的氨浓度；和与所述分离单元串联且构造成接收具有所述增加的氨浓度的第二进料流的汽提器系统。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.18 US 13/2755521.用于除去在包括主吸收器和再生器的基于冷冻氨的CO2去除系统中的逃逸氨的洗涤系统(100)，所述洗涤系统包括：具有第一输入以接收经历所述基于冷冻氨的CO2去除系统的CO2贫化烟气，和第二输入以接收用于洗涤来自所述主吸收器的CO2贫化烟气的液体的洗涤容器(102)；具有输入以从所述洗涤容器接收具有一定氨浓度的洗涤液并将所述洗涤液物理分离成第一进料流和第二进料流的分离单元(108)，其中第一进料流(132)具有相对于所述洗涤液的氨浓度减小的氨浓度，且其中第二进料流(130)具有相对于所述洗涤液的氨浓度增加的氨浓度，其中所述第二进料流与所述主吸收器中的贫化溶液混合以进一步增加氨浓度；和具有输入以从所述分离单元接收具有所述增加的氨浓度的第二进料流的汽提器系统(120)。2.权利要求1的洗涤系统，其中所述洗涤容器液体包括水。3.权利要求1的洗涤系统，其中所述分离单元为纳滤或反渗透单元。4.权利要求1的洗涤系统，其还包括用于将来自所述分离单元的第一进料流引入所述洗涤容器的液体传送系统。5.权利要求1的洗涤系统，其中所述洗涤液具有0.1-2.0摩尔/升的摩尔浓度。6.权利要求1的洗涤系统，其中第二进料流(130)具有3-12摩尔/升的摩尔浓度。7.权利要求1的洗涤系统，其中在所述基于氨的CO2去除系统中的氨包括铵离子、氨-CO2-水反应化合物、NH4+或溶解的分子NH3。8.权利要求1的洗涤系统，其中所述洗涤容器与用于接收来自所述洗涤容器的洗涤过的烟气的直接接触加热器流体连通。9.权利要求1的洗涤系统，其中所述汽提器系统包括汽提器塔和与其流体连通以从第二进料流中除去氨以生成氨贫化溶液的再沸器。10.权利要求9的洗涤系统，其中所述汽提器系统将所述氨贫化溶液的一部分转移到直接接触冷却器。11.权利要求9的洗涤系统，其中将所述氨贫化溶液的至少一部分转移到所述主再生器的CO2洗涤水进料流中，其量有效维持所述CO2洗涤水的质量平衡和氨摩尔浓度。...
【专利技术属性】
技术研发人员：SK杜贝，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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