一种用于控制胺排放的方法及装置制造方法及图纸

描述了一种用于消除或大大减少来自ＣＯ２俘获装置的烟道气中的胺（胺释放）和碱性降解产物排放到大气中的方法，其中，通过逆向流动到吸收区中的吸收剂来俘获ＣＯ２，以产生贫ＣＯ２烟道气和富ＣＯ２吸收剂，所述吸收剂含有一种或多种胺的水溶液，贫ＣＯ２烟道气释放到环境中，富ＣＯ２吸收剂在再生塔里进行再生以释放需进一步处理的富ＣＯ２气体和被循环到吸收区的再生后的吸收剂，其特征在于，用酸性水溶液洗涤贫ＣＯ２烟道气以去除或大大减少所述气体中胺和碱性降解产物的含量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及CO2俘获和螯合作用(sequestration)领域。更具体地，本申请涉及一种改善的方法和改进的吸收器，所述改善的方法和改进的吸收器用于减少从基于胺的CO2 俘获装置中的排放物的问题，其中，该排放物以被排放到空气中的耗尽CO2的废气的形式释放到环境中。
技术介绍
在上个世纪，连续不断增涨的化石燃料的燃烧，例如煤炭、天然气和石油，导致了大气中CO2浓度的增加。由于CO2造成的温室效应，CO2逐渐增大的浓度已引起关注。温室效应被怀疑已经引起在过去的几十年里所见的在气候方面的至少一些变化，并且根据模拟模型怀疑温室效应在地球的气候方面甚至造成更多的或潜在的更为引人注目的变化。这已经引起来自世界各地的科学家、环境保护者和政治家们的呼吁行动，以稳定或者甚至是减少将来自化石燃料燃烧的(X)2释放到大气中。稳定或者甚至是减少将来自化石燃料燃烧的(X)2释放到大气中可以通过俘获和安全沉积来自于燃烧化石燃料的热电装置 (thermal power plant)和其他装置的CO2来实现。可以将俘获的CO2注入到低于地面形成层(sub terrain formations)中，例如含水层(aquifers)、油井，以提高石油采收率，或者可以将俘获的(X)2注入到枯竭的石油和天然气井中以用来沉积。试验表明CO2可在低于地面形成层中存留数千年，不释放到大气中。通过吸收的方法从气体中俘获CO2是众所周知的，并且该方法已被使用几十年，例如，在气田中从产生的天然气中去除CO2(和其他的酸性气体)。现有技术中使用或建议的吸收剂是不同的碱性水溶液，例如碳酸钾和不同种类的胺，参见US 4. 112. 051,US 4.397.660 和US 5. 061. 465。从US 4. 942. 734中可获知通过胺溶液从热电装置产生的废气中分离CO2 的方法。通常用于(X)2俘获的方案是通过将被分离的气体混合物逆流引入到吸收塔里的水性吸收剂中。离开所述吸收塔的气体是耗尽CO2后的气体(或耗尽酸性气体后的气体)，而 CO2与吸收剂一起留在所述吸收塔中。所述吸收剂在再生塔里进行再生，并返回到所述吸收塔。在再生塔里用蒸汽解吸(stripping)胺溶液使胺再生。所述蒸汽产生于所述塔底下的再沸器(reboiler).目前优选的吸收剂是不同胺的水溶液。通常使用的胺是链烷醇胺，例如，单乙醇胺、二乙醇胺、甲基二乙醇胺、哌嗪、2-氨基-2-甲基丙醇(2-amino-2-methyl propoanol), 2-甲氨基乙醇O-metylaminoethanol)，以及本领技术人员熟知的其他胺。胺吸收剂对CO2 的吸收是可逆的放热反应。因此，应该供应热量给再生塔以解吸并释放C02。不同的胺的蒸汽压力和在水中的溶解度有很大不同。因此，一些胺更容易从水性吸收剂溶液中蒸发，并同贫(X)2烟道气一起逸到环境中。不同的胺在氧化降解和热降解方面的化学稳定性也有很大的变化。降解产物可能是醛、有机酸和含氮化合物，所述含氮化合物例如可以为其他胺、酰胺、氮氧化物和氨。一些降解产物是以离子形式存在的或者是高分子化合物，且易于积累在溶剂中；而其他挥发性降解产物的溶解度是有限的，与烟道气或CO2产物一起从俘获装置系统中涌出。最近，提出了关于胺对环境或健康危害的讨论，所述胺是从所述装置中与贫CO2废气一起被释放出来的。用于从烟道气中俘获CO2的胺吸收器通常设置有一个或几个水洗区，其主要目的是为了减少胺蒸气逸到大气中，参见US 2008159937。这些水洗区通常为带有水循环的塔盘或者填充床段。在所述洗涤水区中胺的吸收以及相应的胺的浓度的积聚要求更换洗涤水液体，g卩，添加新鲜水作为补偿，并且流入到形成的胺溶剂主循环(main amine solvent loop)中。由于来自洗涤水液体中的胺蒸汽 压力(反压)，洗涤水中的胺的浓度必须保持相对较低。所述蒸汽压力取决于所述胺的浓度和液体的温度。温度越高，胺的浓度越高导致来自液体中的胺蒸汽压力越高，因此越高含量的胺逸到空气中。通常地，假定所述水洗填充段的顶部与液体循环相平衡，意味着所述气体将含有与液体的蒸汽压力相当的胺浓度，所述液体的蒸汽压力又受所述液体温度和胺浓度的影响。添加过量的新鲜水(fresh water)到所述水洗循环中以稀释溶液，或者在较低的气体和液体温度下进行操作以降低胺蒸汽压力是具有挑战性的，因为在整个俘获装置中的水分平衡必须保持接近于中性，即，进入系统中水的量必须与离开系统的水的量相平衡；否贝U，过量部分(inventory)将积累且最终必须作为废物被处置。水的过量使用和在较低温度下进行操作，二者都很难使胺蒸汽的逸出接近于零，并且可选的操作也将显著增加成本。环保意识的提高将呼吁改善工艺以将有害化合物排放到空气中最小化。因此，还期望官方和企业愿意加入到如上所述的改进中。CO2俘获装置中，胺或胺的化合物的选择取决于不同的因素，例如腐蚀作用、可能或已知的环境或健康危害、CO2俘获效率、过程中的能源效率、胺降解的最小化等。如果能够消除所述胺逸出到大气中，那么由于与胺逸出有关的环境或健康的顾虑，有害的或不允许使用的胺可以在过程中使用。因此，需要提供一种改善的方法和改进的装置以消除或大大减少从CO2螯合装置 (sequestration plants)中胺的逸出。氨，如果作为胺的可能降解产物，是碱性化合物且与胺本身作用相似，但是其更易挥发。通过溶剂中的胺的降解产生的氨易于从俘获装置系统中以与氨的产生相同的速度通过排放的烟道气逸出，因为氨在溶剂和水洗中的溶解性是非常有限的且将很快达到平衡浓度。然而，在某些情况下，在排放的烟道气中氨的浓度高于环保法规的要求，因而，需要一种从基于胺的CO2俘获装置中控制氨的排放的方法。
技术实现思路
根据第一个方面，本申请涉及一种用于消除或大大减少来自CO2俘获装置的烟道气中的胺和碱性降解产物排放到大气中的方法，其中，通过逆向流动到吸收区的吸收剂来俘获CO2,以产生贫CO2烟道气和富CO2吸收剂，所述吸收剂含有一种或多种胺的水溶液，贫 CO2烟道气(lean flue gas)释放到环境中，富CO2吸收剂在再生塔里再生以释放待进一步处理的富CO2气体和循环到吸收区的再生后的吸收剂，其中，用酸性水溶液洗涤贫CO2烟道气以去除或大大减少所述气体中胺和碱性降解产物的含量。在水洗系统中仅仅使用水，溶液的pH值随着胺的吸收而增大，胺的吸收造成液相中所述胺蒸汽压力的升高。所述酸在酸性洗涤步骤中质子化，进而稳定所述胺和其他的碱性化合物，导致液相中胺的蒸汽压力显著地降低，并且相应地减少了释放到大气中的胺。溶解的CO2是酸性的，所述洗涤水中吸收的CO2将所述胺蒸汽压力降低到一定程度，因为所述胺被转化(ties up)为氨基甲酸酯或质子化的胺。然而，CO2的吸收率低，且在所述吸收器的上部的烟道气中CO2的分压低，因此，在洗涤区所吸收的CO2的量不足以消除所述胺的反压(backpressure)。本申请的方法解决了胺逸出的基本挑战，这是当使用纯净水洗涤贫CO2烟道气时， 缓冲容量(buffer capacity)和溶剂反压的匮乏的结果。根据所述第一个方面的第一个具体实施方式，所述胺和降解产物中含有亚硝胺。 亚硝胺可能本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于消除或大大减少来自ＣＯ２俘获装置的烟道气中的胺和碱性降解产物排放到大气中的方法，其中，通过逆向流动到吸收区中的吸收剂来俘获ＣＯ２，以产生贫ＣＯ２烟道气和富ＣＯ２吸收剂，所述吸收剂含有一种或多种胺的水溶液，贫ＣＯ２烟道气释放到环境中，富ＣＯ２吸收剂在再生塔里再生以释放待进一步处理的富ＣＯ２气体和循环到吸收区的再生后的吸收剂，其特征在于，用酸性水溶液洗涤贫ＣＯ２烟道气以去除或大大减少所述气体中胺和碱性降解产物的含量。

【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：O·M·巴德，
申请(专利权)人：阿克清洁碳公司，
类型：发明
国别省市：NO