从包括氮化合物的气体源中回收高纯度二氧化碳的方法技术

本发明专利技术描述了基本上无氮氧化物的高纯度二氧化碳的回收方法。本发明专利技术还公开了回收所述高纯度二氧化碳的装置，其包括吸收塔、闪蒸塔、解吸塔和净化装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从包括氮化合物的气体源中回收 高纯度二氧化碳的方法本专利技术涉及从气体源中回收高纯度二氧化碳的方法及其用途。更 具体地，本专利技术涉及基本上无氮氧化物的高纯度二氧化碳的生产。本 专利技术还涉及从气体中回收高纯度二氧化碳的装置。专利技术背景众所周知，二氧化碳是存在于大气中的气体。它通过发酵工艺、因为经由温室效应的未来气候变化所导致的环境问题，最近数十年中， 对所述排放的关注已经增加。因此，多年以来已经进行了大量工作以 开发从燃烧气体中除去二氧化碳的工艺。如果可能，随之发生的二氧 化碳的回收可使得这些工艺在经济上是可行的。从气体源中回收二氧化碳的一种类型的常规方法是吸收方法，其中在吸收剂中吸收二氧化碳。如果其它气体，例如氧气，存在于该气 体源中，所述其它气体也可被化学吸收和/或物理吸收。链烷醇胺用作 吸收剂便是这种情况。从现有技术中众所周知的是，如果02存在于含二氧化碳的气体源 中，所述02将在吸收过程中传递到含链烷醇胺的吸收剂中。结果是， 由于02的存在，将发生不希望的链烷醇胺分解以及腐蚀问题。因此， 从吸收剂中除去02将改进吸收过程的效率。许多现有技术文献涉及这个问题。EP1 059 110公开了使用链烷 醇胺吸收剂流体回收吸收质例如二氧化碳的系统，其中在吸收质与吸 收剂分离之前，在两步骤加热过程中加热饱和的吸收剂，和其中在第 一加热步骤之后且第二加热步骤之前对该饱和的吸收剂进行脱氧。该 脱氧通过减压来进行。在EP1 061 045中描述了从含氧气的混合物中回收吸收质例如二氧化碳的系统，其中二氧化碳被浓缩在含链烷醇胺的吸收流体中，将 该吸收流体与氧分离，和从该吸收流体中蒸汽解吸二氧化碳并回收。 在这个系统中，通过将包含溶解氧的二氧化碳饱和的吸收剂逆流质量 传递与清除氧气的气体接触来从该吸收流体中分离出氧气。在其它实例中，除了02以外，在气体源中可能存在氮氧化物(也 称作N0x)。当使用链烷醇胺作为吸收剂时，这些N0x气体也将在该 吸收剂中被化学吸收和物理吸收。当在后面的解吸塔工艺中将二氧化 碳与该吸收剂分开时，部分吸收的NOx将与分解产物尤其是乙醛一起 释放到解吸塔的出口气体中。解吸塔出口气体还将含有一定量的N2和 02。当生产食品等级的二氧化碳或其它要求高纯度的二氧化碳应用 时，在下游设备中必须从解吸塔出口气体中除去这些组分以得到所要 求的纯度。可得到的用于除去N0x的常规工艺包括洗气、氧化、吸附 和蒸馏。由于化学平衡N0 + 1/202<->仰2，在温度、压力和/或浓度随时发 生变化时，在净化过程中该N0x组成(N0、 N0J将发生变化，且这使 得在终端产品中降低N0x含量是困难的。因此，本专利技术的目标是提供基本上无氮氧化物的高纯度二氧化碳 的回收方法。本专利技术人已经吃惊地发现，通过在吸收塔和解吸塔之间引入闪蒸 塔，可显著降低解吸塔出口气体中的N0x含量。这是由于如下事实当就在将离开吸收塔的液体进料到闪蒸塔之 前精心地改变所述液体的平衡条件时，将会发生所述液体对02和N0x 不饱和的条件，并因此所述气体将在闪蒸过程中从液相中传递到气相 中。用这种方法，基本上所有的02和主要部分的NOx在闪蒸塔中从所 述液相中除去并因此将绝不到达解吸塔。在下一步中，将离开闪蒸塔的液体进料到解吸塔中，在此将气体 与所述吸收剂分开。由于非常低量的02到达解吸塔，解吸塔出口气体 中的02浓度将非常低。因此，在解吸塔出口气体中，化学平衡N0 +1/202<->冊2将远远地移向左方，且所存在的痕量的N0x将主要以NO 的形式存在。因此，由于对以上提到的化学平衡的控制，进一步的净 化过程(当生产高纯度二氧化碳时，需要该净化过程以除去所述的痕 量的N0x)是显著更容易的和成本有效的。 专利技术详述在一个方面，本专利技术涉及从气体源中回收高纯度二氧化碳的方法， 其中所述高纯度二氧化碳基本上无氮氧化物。 本专利技术的方法包括如下步骤a. 将包括二氧化碳、氧气和氮化合物的气体进料到吸收塔中；b. 在含链烷醇胺的吸收剂中吸收所述进料气体，由此将所述进料气体分成贫二氧化碳的气体和富含二氧化碳的液体，c. 加压并加热在步骤b中得到的液体以提供加压的且加热的液体，d. 通过闪蒸将在步骤c得到的液体分为富含N0x和氧气的气体和 离开闪蒸塔的贫冊x和氧气的液体，e. 对步骤d中的离开闪蒸塔的液体进行加压以提供加压的液体，f. 通过解吸将步骤e中得到的液体分成富含二氧化碳的气体和贫 二氧化碳的液体，和g. 净化在步骤f中得到的气体以生产基本上无氮氧化物的高纯度 二氧化碳。原则上，任何种类的包括二氧化碳、氧气和氮化合物的气体可以 应用在本方法中。然而，在优选的实施方案中，所述进料气体是烟道 气。在所述吸收步骤(步骤b)中可使用包括链烷醇胺的任何吸收剂。 优选地，所述吸收剂中的链烷醇胺选自单乙醇胺、二乙醇胺、二异丙 醇胺、甲基二乙醇胺和三乙醇胺。最通常地，所述吸收剂是以上提到 的链烷醇胺中的一种的水溶液。然而，在本专利技术的方法中也可使用包 括以任何混合比例混合的两种或多种所列出的链烷醇胺的混合物。确 定所述吸收剂的最优量和组成以得到适宜的吸收方法在从业者的技能范围之内。然后加压和加热离开吸收塔的液体。实施这些工艺在技术人员的 知识范围之内。如以上所解释的，在本专利技术的方法中引入闪蒸步骤(步骤d)有 可能生产基本上无氧气和仅含痕量的氮氧化物的解吸塔出口气体。然 而，为了得到这个有益效果，闪蒸塔必须操作在的较高的温度和压力 下，该较高的温度和压力高于或接近离开吸收塔的液体料流的平衡条 件。在这种条件下，进入闪蒸塔的液体将是不饱和的并有可能释放未 饱和的组分。因此，由于该新平衡条件，基本上所有的02和主要部分 的NOx将在气体料流中从闪蒸塔除去，并因此绝不到达解吸塔。在优选的实施方案中，在步骤c中得到的液体的温度为70-140匸， 更优选为90-120'C，和最优选为95-110X:,且所述液体的压力为0. 1-3 巴，更优选为0.2-2巴，和最优选为1-2巴。本领域技术人员将会知 道如何实施这些加压和加热过程。在步骤d中得到的气体(该气体包括显著量的二氧化碳以及氧气、 氮化合物、乙醛和任选的其它挥;^性有机物)可被再循环至吸收塔以 进行二氧化碳的第二次回收过程。或者，可处理所述气体。离开闪蒸塔的液体在进入解吸塔之前被加压。本领域技术人员将 会知道如何实施这种加压。在解吸塔中将来自闪蒸塔的加压液体分成富含二氧化碳的气体和 贫二氧化碳的液体。如以上所提到的，由于在闪蒸塔中除去了氧气和 氮氧化物，在解吸塔出口气体料流中，02和NOx含量将显著降低。由 于在所述解吸塔出口气体中NOx的量降低且02的量非常有限，所述平 衡反应NO + 1/202<-〉N02将移向左方以主要生成NO。在步骤f中得到的液体，其主要包括所述吸收剂，任选地包括所 述吸收剂的水溶液，可被再循环并与用来在步骤b中吸收所述气体的 含链烷醇胺的吸收剂混合。然而，在进入吸收塔之前，可能需要对所 述液体的温度和/或压力进行调节。在本专利技术的方法中，步骤g中的气体净化过程可通过使用任何本领域内已知的方法来实施，例如在下游单独设置的冷凝器中或与蒸馏 塔相结合进行惰性气体分离。也可使用在液相中的吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】
从气体源中回收高纯度二氧化碳的方法，所述方法包括如下步骤：　　　　ａ．将包括二氧化碳、氧气和氮化合物的气体（Ｇ１）进料到吸收塔（Ａ１）中；　　　　ｂ．在含链烷醇胺的吸收剂中吸收所述气体（Ｇ１），由此将气体（Ｇ１）分成贫二氧化碳的气体（Ｇ２）和富含二氧化碳的液体（Ｌ１），　　　　ｃ．加压并加热在步骤ｂ中得到的所述液体（Ｌ１）以提供液体（Ｌ２），　　　　ｄ．通过闪蒸将在步骤ｃ得到的液体（Ｌ２）分为富含ＮＯｘ和氧气的气体（Ｇ３）和离开闪蒸塔（Ａ３）的贫ＮＯｘ和氧气的液体，　　　　ｅ．对步骤ｄ中的离开闪蒸塔（Ａ３）的液体进行加压以提供液体（Ｌ３），　　　　ｆ．通过解吸将步骤ｅ中得到的液体（Ｌ３）分成富含二氧化碳的气体（Ｇ４）和贫二氧化碳的液体（Ｌ４），和　　　　ｇ．净化在步骤ｆ中得到的气体（Ｇ４）以生产基本上无氮氧化物的高纯度二氧化碳。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R芬德，S格莱夫，MT安德森，
申请(专利权)人：联合工程公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]