使用化学吸附剂的吸附气体分离方法技术

本发明专利技术提供了使用化学吸附剂或胺掺杂吸附剂的吸附气体分离方法，用于从多组分流体混合物中分离第一组分，或者具体地说，用于从燃气气流中分离二氧化碳。所述吸附气体分离方法包括吸附步骤，其中，在吸附步骤的第一时期中回收第一产物流的第一部分，该第一产物流的第一部分包含第二组分例如氮气组分，且在吸附步骤的第二时期中回收第一产物流的第二部分，该第一产物流的第二部分包含第三组分，例如水组分。分。分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用化学吸附剂的吸附气体分离方法


[0001]本专利技术通常涉及用于使用固体化学吸附剂来从供给流中进行组分的吸附气体分离的方法。更具体地说，本专利技术涉及用于使用含胺的固体吸附剂来从供给流中进行酸性气体(例如二氧化碳)的吸附气体分离的方法。

技术介绍

[0002]在本领域中已知吸附气体分离方法和系统(例如温度摇摆吸附，压力摇摆吸附和分压摇摆吸附)用于多组分流体混合物的吸附气体分离。例如，可能需要气体分离的一种类型的工业处理包括燃烧处理，其中，氧化剂和含碳燃料燃烧，从而产生至少热量和燃气气流(也称为燃烧烟道气流)。从燃气气流中分离至少一个组分可能很有利，包括例如二氧化碳(CO2)的燃烧后气体分离。
[0003]在一个方面，在申请人的国际公开专利申请No.WO2017/165974A1(标题为“ADSORPTIVE GAS SEPARATION PROCESS AND SYSTEM”)中公开了一种包括第一再生步骤、第二再生步骤的示例吸附方法以及包括该吸附方法的系统。WO2017/165974A1公开了一种吸附气体分离方法，它使用第一再生步骤和第二再生步骤以及使用第一产物流作为第二再生步骤的第二再生流。
[0004]化学吸附剂(例如胺掺杂吸附剂)已经展示了用于吸附气体分离方法和系统的所希望特征，例如在有H2O时的较高CO2吸附能力和CO2/N2选择性。不过，热和化学耐久性(例如化学吸附剂的吸附能力)在大量吸附
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解吸循环后将显著降低。吸附能力的损失通常由于化学吸附剂与被吸附物(例如酸性气体或CO2)的不希望反应、诱导降解机理和/或由流体流中存在的氧化剂来氧化(包括例如存在于解吸或再生流体流中的氧化剂)。当化学吸附剂暴露于升高温度时(例如在大于大约100℃的温度下)，在中等氧气浓度的情况下(例如大约环境氧气浓度)和/或在低湿度或干燥条件下，氧化也可能发生和/或以较高速率增加。当化学吸附剂在相对较高温度和干燥条件下暴露于酸性气体(例如CO2)时，可能会发生由吸附物或CO2引起的降解机理。在流体流中的酸性气体或CO2能够与吸附剂的胺位点相互作用，以便形成相对牢固结合的胺官能团或脲基团，在使用典型再生条件和能量的典型再生处理中，该胺官能团或脲基团可能阻碍CO2的释放和湿度胺位点失活。
[0005]美国专利No.9314730公开了一种使用湿供给气和/或湿清洗气来稳定含胺的CO2吸附剂的性能的方法和系统以及一种通过在失活过程中形成的脲基团的水解来再生失活的含胺的CO2吸附剂的方法。
[0006]对于吸附气体分离方法，需要这样的化学吸附剂，该化学吸附剂有增加的耐久性或设计寿命，同时减少了源自吸附分离器和吸附系统外部的水量，这能够降低吸附气体分离方法和/或系统的复杂性、投资成本和操作成本。

技术实现思路

[0007]在根据本专利技术的各种实施例中，提供了一种吸附气体分离方法，用于从供给流中
分离包含至少第一组分、第二组分和第三组分的供给流组分。
[0008]在本专利技术的广义方面，一种用于分离包含至少第一组分、第二组分和第三组分的供给流的组分的吸附气体分离方法包括：使得供给流沿至少一个吸附剂通过，用于将供给流的第一组分吸附在吸附剂上；产生第一产物流的第一部分；产生第一产物流的第二部分；使得第一再生流沿吸附剂通过，用于从吸附剂上解吸第一组分；产生包含至少第一组分的第二产物流；回收第一产物流的第一部分和/或第二组分的至少一部分；以及回收第一产物流的第二部分、第二组分和/或第三组分的至少一部分。
[0009]在本专利技术的另一广义方面，一种用于分离包含至少第一组分、第二组分和第三组分的供给流的组分的吸附气体分离方法包括：使得供给流沿至少一个吸附剂通过，用于将供给流的第一组分吸附在吸附剂上；产生包含至少第二组分和第三组分的第一产物流；使得第一再生流沿吸附剂通过，用于从吸附剂上解吸第一组分；以及产生包含至少第一组分的第二产物流，其中第一产物流的第三组分从该第一产物流中回收。
[0010]在本专利技术的另一广义方面，一种用于分离包含至少第一组分、第二组分和第三组分的供给流的组分的吸附气体分离方法包括：使得供给流沿吸附剂通过，用于将供给流的第一组分吸附在吸附剂上；产生包含至少第二组分和第三组分的第一产物流；使得第一再生流沿吸附剂通过，用于从吸附剂中解吸第一组分；以及回收解吸的第一组分，其中在第一产物流中的第三组分的浓度或流量与在供给流中的第三组分的浓度或流量的比率将在第二时期中比在第一时期中相对更大。
附图说明
[0011]下面将参考附图介绍根据本专利技术各种实施例的、用于从多组分流体混合物中进行至少第一组分的吸附气体分离的方法，附图中：
[0012]图1a是本专利技术实施例的流程图，表示了用于从供给流中分离至少第一、第二和第三组分以及回收至少一部分第三组分以便作为一部分第一再生流进行再循环的方法的预备循环和稳定循环；
[0013]图1b是本专利技术实施例的流程图，表示了用于从供给流中分离至少第一、第二和第三组分以及回收至少一部分第三组分以便作为一部分第一再生流进行再循环的方法的预备循环的步骤；
[0014]图2是表示在使用物理吸附剂的吸附气体分离方法的吸附步骤中在从接触器回收的第一产物流中的二氧化碳(CO2)、氮气(N2)和水(H2O)的浓度(体积)的曲线图；
[0015]图3是表示在使用化学吸附剂(例如胺掺杂吸附剂)的吸附气体分离方法的吸附步骤中在从接触器回收的第一产物流中的二氧化碳(CO2)、氮气(N2)和水(H2O)的浓度(体积)的曲线图；
[0016]图4是本专利技术实施例的流程图，表示了用于从供给流中分离至少第一、第二和第三组分以及回收至少一部分第三组分以便作为一部分第一再生流进行再循环的方法的稳定循环的步骤；
[0017]图5是根据图4的流程图；以及
[0018]图6是表示包括吸附分离器的吸附气体分离系统或吸附分离系统的简化示意图，该吸附分离器有化学吸附剂或胺掺杂吸附剂。吸附气体分离器流体连接成接收一部分第一
产物流作为第二再生流。
具体实施方式
[0019]本文使用的术语“化学吸附剂”是指包括(但不局限于)胺掺杂吸附剂。
[0020]本文使用的术语“胺掺杂吸附剂”是指包括但不局限于胺接枝二氧化硅、胺浸渍介孔二氧化硅、烷基化胺浸渍多孔吸附剂、胺功能化多孔纳米聚合物、胺官能化有机骨架、胺官能化金属有机骨架、胺系多孔聚合物和/或它们的任意组合，并可以与它们互换地使用。
[0021]本文使用的术语“供给流”是指包括燃气气流、烟道气流、处理供给流、处理流、处理废料流、环境空气流和/或它们的任意组合，并可以与它们互换地使用。
[0022]本文使用的术语“第一组分”是指包括酸性气体组分、二氧化碳组分、氧化硫组分、氮氧化物组分或重金属化合物，并可以与它们互换地使用。
[0023]本文使用的术语“第二组分”是指包括惰性组分、氮气组分或氧气组分，并可以与它们互换地使用。
[0024]本文使用的术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于分离包含至少第一组分、第二组分和第三组分的供给流的组分的吸附气体分离方法，所述吸附气体分离方法包括：使所述供给流沿至少一个吸附剂通过；使得所述供给流的所述第一组分吸附在所述吸附剂上；产生第一产物流的第一部分；产生所述第一产物流的第二部分；使第一再生流沿所述吸附剂通过，用于从所述吸附剂解吸所述第一组分；产生包含至少所述第一组分的第二产物流；以及还包括以下至少一个：回收以下至少一个：所述第一产物流的一部分所述第一部分、所述第二组分、一部分所述第二部分、所述第二组分或所述第三组分。2.根据权利要求1所述的吸附气体分离方法，还包括以下至少一个：使用所述第一产物流的所述第一部分和/或所述第二组分作为所述供给流和/或所述第一再生流的至少一部分；以及使用所述第一产物流的所述第二部分、所述第二组分和/或所述第三组分作为所述第一再生流的至少一部分。3.根据权利要求1所述的吸附气体分离方法，还包括：使第二再生流沿所述吸附剂通过，用于从所述吸附剂解吸所述第一组分和/或所述第三组分；以及至少以下一个：回收所述第一产物流的所述第一部分和/或所述第二组分的至少一部分，并使用所述第一产物流的所述第一部分和/或所述第二组分作为所述第二再生流的至少一部分；以及回收所述第一产物流的所述第二部分、所述第二组分和/或所述第三组分的至少一部分，并使用所述第一产物流的所述第二部分、所述第二组分和/或所述第三组分作为所述第二再生流的至少一部分。4.根据权利要求1、2或3所述的吸附气体分离方法，还包括：产生所述第一产物流的第三部分，回收所述第一产物流的所述第三部分和/或所述第一组分的所述至少一部分，以及使用所述第一产物流的所述第三部分和/或所述第一组分的所述至少一部分作为所述第一再生流的至少一部分、所述第二再生流的至少一部分和/或所述供给流的一部分。5.一种用于分离包含至少第一组分、第二组分和第三组分的供给流的组分的吸附气体分离方法，所述吸附气体分离方法包括：使所述供给流沿至少一个吸附剂通过；使得所述供给流的所述第一组分吸附在所述吸附剂上；产生包含至少所述第二组分和所述第三组分的第一产物流；使第一再生流沿所述吸附剂通过，用于从所述吸附剂解吸所述第一组分；产生包含至少所述第一组分的第二产物流；其中，所述第一产物流的所述第三组分从所述第一产物流中回收。6.根据权利要求5所述的吸附气体分离方法，其中：当所述第一组分沿所述至少一个吸附剂通过时，所述第一组分吸附在该吸附剂上，并帮助解吸所述吸附剂上所吸附的任何第三组分，且所述解吸的第三组分形成所述第一产物流的一部分。7.根据权利要求5所述的吸附气体分离方法，其中：当所述第三组分沿所述至少一个吸附剂通过时，所述第三组分吸附在该吸附剂上，并帮助解吸所述吸附剂上所吸附的任何第
一组分，且所述解吸的第一组分形成所述第二产物流的一部分。8.根据权利要求5所述的吸附气体分离方法，其中：使所述第一再生流通过还包括使包含所述第三组分的所述第一再生流通过。9.根据权利要求8所述的吸附气体分离方法，其中：使所述第一再生流通过还包括使所述第一再生流在等于或大于所述第一再生流的冷凝温度的温度下通过。10.根据权利要求8或9所述的吸附气体分离方法，其中：使所述第一再生流通过还包括使附加包含所述第一组分的所述第一再生流通过。11.根据权利要求10所述的吸附气体分离方法，还包括：回收所述第一产物流的第一组分，并使得所述第一产物流的所述第一组分再循环作为所述第一再生流的至少一部分。12.根据权利要求5、8或9中任意一项所述的吸附气体分离方法，还包括：使得所述第一产物流的所述第三组分再循环作为所述第一再生流的至少一部分。13.根据权利要求5所述的吸附气体分离方法，还包括：使第二再生流沿所述吸附剂通过，...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏蕾，
申请(专利权)人：斯万特有限公司，
类型：发明
国别省市：