【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、二氧化碳(co2)排放，包括来自车辆和其他源的排放，是气候变化的一个因素。然而，减少移动源和其他内燃机源的co2排放需要平衡运营成本和固定成本的技术和工程，同时避免系统和操作过于复杂或阻碍移动源的运行。例如，当co2减排技术需要非常规或不常见的能源来运行，或者需要庞大、重型且昂贵的设备来运行时，这样的技术可能会因加油成本更高、不太方便或过程更长而降低车辆的实用性。
技术实现思路
1、提供该概述以介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。该概述并不旨在鉴定所要求保护的主题的关键或基本特征，也不旨在用作限制所要求保护的主题的范围的帮助。
2、在一方面，本文的实施方案涉及用于内燃机的废气二氧化碳捕获和回收系统。该系统可包括废气吸收塔(absorber，或称为吸收器)系统、溶剂再生器、二氧化碳压缩机和二氧化碳储存罐等部件。废气吸收塔系统可被配置为使用包含选择性吸收二氧化碳的溶剂的贫溶剂流从第一废气进料中提取至少一部分二氧化碳，并产生具有减少量的二氧化碳的第一废气产物和包含溶剂和吸收的二氧化碳的富溶剂流。在一些实施方案中，废气吸收塔系统可以在小于80℃的温度下操作。溶剂再生器被配置为将富溶剂流转化为贫溶剂流和粗二氧化碳蒸气，其中溶剂再生器使用系统溶剂回路联接至废气吸收塔系统，使得溶剂再生器在系统溶剂回路的富侧位于废气吸收塔系统的下游以接收富溶剂流，并且在系统溶剂回路的贫侧位于废气吸收塔系统的上游以提供贫溶剂流。在一些实施方案中，溶剂再生器可以在大于100℃的温度下操
3、一些实施方案的系统可包括热交换器，所述热交换器被配置为在从溶剂再生器供给至废气吸收塔系统的贫溶剂与从废气吸收塔系统供给至溶剂再生器的富溶剂之间交换热量。此外，与溶剂再生器相关联的两个或更多个热交换器可被配置为将热量从相应的热源传递到溶剂中。由两个或更多个热交换器提供的热量可用于通过将热量从热源传递至溶剂系统、升高含二氧化碳的溶剂的温度并从溶剂中释放二氧化碳来再生溶剂。热源可以包括例如以下各项中的至少两项：(1)进入内燃机的尾管(tailpipe，或称为排气管)的发动机废气；(2)再循环至内燃机的发动机废气；(3)发动机冷却剂；或(4)发动机润滑油。
4、该系统还可以包括背压装置和泵，其中两个或更多个热交换器中的至少一个结合相应的背压装置和泵被配置为将溶剂加热并加压至高于汽提塔(stripper，或称为汽提器)的操作压力，形成过热溶剂。在一些实施方案中，背压装置包括喷嘴(spray nozzle)。当溶剂离开背压装置并进入再生器时的压降可导致闪急沸腾并释放包含水和待从溶剂中释放的二氧化碳的蒸气。
5、在一些实施方案中，溶剂再生器是包含被配置为促进气相和液相之间的传质的填充材料的汽提塔。汽提塔可被配置为在塔的上部接收富溶剂并在塔的下部接收来自两个或更多个热交换器的溶剂。
6、在各种实施方案中，与内燃机相关联的额外的热源可被配置为加热溶剂流。额外的热源可用于产生额外的过热溶剂流，其在引入再生器时闪蒸，或者可与锅炉结合使用以从溶剂中产生单独的液体和蒸汽流，其中溶剂被供给至溶剂再生器的底部，并且液体可以返回到废气吸收塔系统。
7、本文的系统的实施方案还可包括控制系统，所述控制系统被配置为将溶剂的温度维持为低于特定温度，例如以限制溶剂降解。例如，可提供并配置绕过热交换器的一个或多个旁路和相关联的阀门以限制二氧化碳选择性溶剂的温度，例如以将降解(溶剂的反应/转化)限制至每周、每月或每年小于2wt％。例如，控制系统可被配置为将整个系统中的溶剂维持为低于例如120℃、125℃、130℃、140℃或150℃的最高温度。
8、在一些实施方案中，内燃机被配置为利用温度为至少120℃的发动机冷却剂或发动机润滑剂来操作。在这样的实施方案中，发动机冷却剂可适合于在适合溶剂再生的温度下向溶剂提供热量。
9、在系统的实施方案中，两个或更多个热交换器中的第一个被配置为在溶剂和进入尾管的发动机废气之间交换热量，并且两个或更多个热交换器中的第二个被配置为在溶剂和再循环至内燃机的入口的发动机废气之间交换热量。
10、一些实施方案的系统还可以包括废气至富溶剂热交换器，所述废气至富溶剂热交换器被配置为接收第一废气进料、将热量从第一废气进料传递到富溶剂中、以及将第一废气进料沿着废气流动路径传送到废气吸收塔系统，其中废气至富溶剂热交换器沿着废气流动路径联接在废气吸收塔系统的上游、溶剂再生器的上游和废气吸收塔系统的下游。
11、一些实施方案的系统还可以包括废气热交换器，所述废气热交换器被配置为降低第一废气进料的温度，其中废气热交换器沿着废气流动路径联接在废气至富溶剂进料的下游和废气吸收塔系统的上游。
12、又一些实施方案可以包括次级热传递回路，所述次级热传递回路包含对废气温度热稳定的流体，并且被配置为使用第一热交换装置从高温热源提取热量，然后使用第二热交换装置或锅炉将提取的热量从流体传递至溶剂。该流体可以是有机碳基油、硅酮基油(silicone-based oil)、二醇基流体(glycol-based fluid)或其他热稳定流体。流体的理想特性是200至500℃的热稳定性(取决于废气温度)、具有低蒸气压并且具有低粘度。例如，第一热交换装置可包括废气至热交换流体热交换器，并且其中第二热交换装置包括热交换流体至富溶剂热交换器。废气至热交换流体热交换器被配置为接收第一废气进料、将热量从第一废气进料传递到热交换流体中、以及将第一废气进料沿着废气流动路径传送至废气吸收塔系统。如本文所使用的，诸如“热交换流体”、“热交换介质”、“热传递液体”等术语可以互换使用。热交换流体至富溶剂热交换器被配置为接收来自废气至热交换流体热交换器的加热的流体，间接加热富溶剂，并将加热的富溶剂传送至溶剂再生器。废气至热交换流体热交换器和热交换流体至富溶剂热交换器分别沿着废气流动路径联接在废气吸收塔系统的上游、以及溶剂再生器的上游和废气吸收塔系统的下游。在一些实施方案中，该系统还可以包括废气热交换器，所述废气热交换器被配置为降低第一废气进料的温度，其中废气热交换器沿着废气流动路径联接在废气至热交换流体热交换器的下游和废气吸收塔系统的上游。在一些实施方案中，一个或多个蒸汽锅炉可用于使水沸腾，其中供给到锅炉的水进料由当离开再生器的粗二氧化碳被冷却和压缩时收集的水提供，并且其中由锅炉产生的蒸汽被供给至汽提塔，以便为溶剂再生提供热量。
13、一些实施方案的系统还可以包括溶剂至本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于内燃机的废气二氧化碳捕获和回收系统，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，包括热交换器，所述热交换器被配置为在从所述溶剂再生器供给至所述废气吸收塔系统的所述贫溶剂与从所述废气吸收塔系统供给至所述溶剂再生器的所述富溶剂之间交换热量。
3.根据权利要求2所述的系统，包括两个或更多个热交换器，所述两个或更多个热交换器与所述溶剂再生器相关联并且被配置为将热量从相应的热源传递到所述溶剂中。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述热源包括以下各项中的至少两项：(1)进入所述内燃机的尾管的发动机废气；(2)再循环至所述内燃机的发动机废气；(3)发动机冷却剂；或(4)发动机润滑油。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的系统，还包括背压装置和泵，其中所述两个或更多个热交换器中的至少一个结合相应的背压装置和泵被配置为将所述溶剂加热并加压至高于汽提塔的操作压力，形成过热溶剂。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述背压装置包括喷嘴。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的系统，其中所述溶剂再生器包括含有填充材料的
8.根据权利要求1-7中任一项所述的系统，还包括控制系统，所述控制系统被配置为将所述溶剂的温度维持为低于足以限制溶剂降解的设定点温度。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的系统，其中所述内燃机被配置为利用具有至少120℃的温度的发动机冷却剂或发动机润滑剂来操作。
10.根据权利要求4所述的系统，其中所述两个或更多个热交换器中的第一个被配置为在溶剂和进入尾管的发动机废气之间交换热量，并且所述两个或更多个热交换器中的第二个被配置为在溶剂和再循环至所述内燃机的入口的发动机废气之间交换热量。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的系统，还包括废气至富溶剂热交换器，所述废气至富溶剂热交换器被配置为接收所述第一废气进料、将热量从所述第一废气进料传递到所述富溶剂流中、以及将所述第一废气进料沿着废气流动路径传送到所述废气吸收塔系统，其中所述废气至富溶剂热交换器沿着所述废气流动路径联接在所述废气吸收塔系统的上游、所述溶剂再生器的上游和所述废气吸收塔系统的下游。
12.根据权利要求11所述的系统，还包括废气热交换器，所述废气热交换器被配置为降低所述第一废气进料的温度，其中所述废气热交换器沿着所述废气流动路径联接在所述废气至富溶剂进料的下游和所述废气吸收塔系统的上游。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的系统，还包括次级热传递回路，所述次级热传递回路包含对废气温度热稳定的流体，并且被配置为使用第一热交换装置从高温热源提取热量，然后使用第二热交换装置或锅炉将提取的热量从所述流体传递至所述溶剂。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一热交换装置包括废气至热交换流体热交换器，并且其中所述第二热交换装置包括热交换流体至富溶剂热交换器，其中：
15.根据权利要求14所述的系统，还包括废气热交换器，所述废气热交换器被配置为降低所述第一废气进料的温度，其中所述废气热交换器沿着所述废气流动路径联接在所述废气至热交换流体热交换器的下游和所述废气吸收塔系统的上游。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的系统，还包括溶剂至溶剂热交换器，所述溶剂至溶剂热交换器被配置为将热量从所述贫溶剂传递到所述富溶剂中，其中所述溶剂至溶剂热交换器相对于富溶剂流联接在所述废气吸收塔系统的下游和所述溶剂再生器的上游，并且相对于贫溶剂流联接在所述溶剂再生器的下游和所述废气吸收塔系统的上游。
17.根据权利要求16所述的系统，还包括贫溶剂热交换器，所述贫溶剂热交换器被配置为降低所述贫溶剂的温度，其中所述贫溶剂热交换器相对于所述贫溶剂流联接在所述溶剂至溶剂热交换器的下游和所述废气吸收塔系统的上游。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的系统，还包括废气至再生器贫溶剂热交换器，所述废气至再生器贫溶剂热交换器被配置为接收第二废气进料并传送第二废气产物，并且将热量从所述废气传递到第二贫溶剂流中。
19.根据权利要求1-18中任一项所述的系统，还包括废气至热交换介质热交换器和热交换介质至再生器贫溶剂热交换器，其被配置为接收第二废气进料并传送第二废气产物，并通过所述热交换介质将热量从所述废气传递到第二贫溶剂流中。
20.根据权利要求1-19中任一项所述的系统，还包括旁路系统，所述旁路系统被配置...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于内燃机的废气二氧化碳捕获和回收系统，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，包括热交换器，所述热交换器被配置为在从所述溶剂再生器供给至所述废气吸收塔系统的所述贫溶剂与从所述废气吸收塔系统供给至所述溶剂再生器的所述富溶剂之间交换热量。
3.根据权利要求2所述的系统，包括两个或更多个热交换器，所述两个或更多个热交换器与所述溶剂再生器相关联并且被配置为将热量从相应的热源传递到所述溶剂中。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述热源包括以下各项中的至少两项：(1)进入所述内燃机的尾管的发动机废气；(2)再循环至所述内燃机的发动机废气；(3)发动机冷却剂；或(4)发动机润滑油。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的系统，还包括背压装置和泵，其中所述两个或更多个热交换器中的至少一个结合相应的背压装置和泵被配置为将所述溶剂加热并加压至高于汽提塔的操作压力，形成过热溶剂。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述背压装置包括喷嘴。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的系统，其中所述溶剂再生器包括含有填充材料的汽提塔，所述填充材料被配置为促进气相和液相之间的传质，并且其中所述汽提塔被配置为在所述塔的上部接收所述富溶剂并在所述塔的下部接收来自所述两个或更多个热交换器的溶剂。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的系统，还包括控制系统，所述控制系统被配置为将所述溶剂的温度维持为低于足以限制溶剂降解的设定点温度。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的系统，其中所述内燃机被配置为利用具有至少120℃的温度的发动机冷却剂或发动机润滑剂来操作。
10.根据权利要求4所述的系统，其中所述两个或更多个热交换器中的第一个被配置为在溶剂和进入尾管的发动机废气之间交换热量，并且所述两个或更多个热交换器中的第二个被配置为在溶剂和再循环至所述内燃机的入口的发动机废气之间交换热量。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的系统，还包括废气至富溶剂热交换器，所述废气至富溶剂热交换器被配置为接收所述第一废气进料、将热量从所述第一废气进料传递到所述富溶剂流中、以及将所述第一废气进料沿着废气流动路径传送到所述废气吸收塔系统，其中所述废气至富溶剂热交换器沿着所述废气流动路径联接在所述废气吸收塔系统的上游、所述溶剂再生器的上游和所述废气吸收塔系统的下游。
12.根据权利要求11所述的系统，还包括废气热交换器，所述废气热交换器被配置为降低所述第一废气进料的温度，其中所述废气热交换器沿着所述废气流动路径联接在所述废气至富溶剂进料的下游和所述废气吸收塔系统的上游。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的系统，还包括次级热传递回路，所述次级热传递回路包含对废气温度热稳定的流体，并且被配置为使用第一热交换装置从高温热源提取热量，然后使用第二热交换装置或锅炉将提取的热量从所述流体传递至所述溶剂。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一热交换装置包括废气至热交换流体热交换器，并且其中所述第二热交换装置包括热交换流体至富溶剂热交换器，其中：
15.根据权利要求14所述的系统，还包括废气热交换器，所述废气热交换器被配置为降低所述第一废气进料的温度，其中所述废气热交换器沿着所述废气流动路径联接在所述废气至热交换流体热交换器的下游和所述废气吸收塔系统的上游。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的系统，还包括溶剂至溶剂热交换器，所述溶剂至溶剂热交换器被配置为将热量从所述贫溶剂传递到所述富溶剂中，其中所述溶剂至溶剂热交换器相对于富溶剂流联接在所述废气吸收塔系统的下游和所述溶剂再生器的上游，并且相对于贫溶剂流联接在所述溶剂再生器的下游和所述废气吸收塔系统的上游。
17.根据权利要求16所述的系统，还包括贫溶剂热交换器，所述贫溶剂热交换器被配置为降低所述贫溶剂的温度，其中所述贫溶剂热交换器相对于所述贫溶剂流联接在所述溶剂至溶剂热交换器的下游和所述废气吸收塔系统的上游。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的系统，还包括废气至再生器贫溶剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·维埃斯，奥斯汀·威尔克斯，伊萨姆·扎基·哈马德，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：
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