CN101743050B - 含co2气体的净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包含CO2和至少一种杂质的进料气流的净化方法，所述方法包括以下顺序的步骤：a)预处理步骤；b)压缩步骤；c)在冷循环中，即温度＜5℃，优选小于0℃，使用交换器与分离器，去除压缩气流中所含的至少一种杂质的步骤，所述杂质选自氮气、氧气、氩气和稀有气体，和d)回收液态、气态或超临界态的净化的富含CO2气流的步骤。本发明的特征在于所述净化步骤在步骤a)和c)之间进行，以至少部分除去选自氮的氧化物和水的至少一种杂质。

Description

含CO2气体的净化方法
本发明涉及至少包含CO2和至少一种杂质的进料气流的净化方法，其特征在于包括净化步骤，使得能够至少部分除去水。 
更具体地，其由这样的完整方法的开发组成，即所述方法用于处理来自工业上富氧燃烧(使用纯氧或比空气中氮更少的气体燃烧)的CO2、使其能够包装以用于针对各种用途的运输和存储。 
实际上，来自矿物燃料和/或生物质燃烧或废物焚烧的气体，或来自玻璃炉的气体主要包含如汞、砷、铁、镍等重金属、有机污染物和SOx或NOx类化合物。 
已经有了在大气压下处理其大气排放物(例如SO2、NOx、Hg和CO)受法规限制的污染物的方法。 
例如，文献EP-A-1332786描述了通过臭氧氧化来去除NOx、SOx、Hg和HgO的气流净化方法。 
此外，通过文献EP-A-1308198，已知在H2S存在下通过气液接触来去除汞。液相的闪蒸提供了富含汞的气体，所述汞通过掺杂有含硫化合物的Al2O3、TiO2、SiO2、活性炭或沸石的吸附而被捕获。 
然而，这些方法不能确保将所处理的污染物完全去除，而只能限制其排入大气中的含量，如地方法规所要求的含量。 
此外，其处理来自使用空气燃烧的烟(fume)，所述空气由于主要包含氮而浓度低。实际上，如果考虑燃烧反应的化学计量，要提供的氧(氧化剂)的量由燃料的量来确定。此外，如果使用空气而非纯氧，假设此空气中仅含21％的氧，必需以更高的流量进入以确保相同的氧浓度，以在正确的条件下进行此燃烧。因此，因为氮是空气的主要组分(～78％)，所以流更稀薄且存在大量的氮。 
现在，用于捕获和存储来自富氧燃烧的CO2的应用为始自其它化合物和/或不同比例的这些相同化合物的净化提出了附加的要求。 
实际上，此捕获和存储来自富氧燃烧的CO2的应用不但要求去除非主要量的量的大量的化合物的处理，而且要求旨在去除杂质的对产物的彻底净化处理(“polishing”)，所述杂质对全部方法以及在适合地质层中CO2的存储不利。 
由此，出现的问题是需要提供一种用于净化含CO2气流的改进方法，也就是确保强烈去除所处理污染物、特别是彻底去除水的方法。 
因此，本发明的方案是提供一种包含CO2和至少一种杂质的进料气流的净化方法，所述杂质选自水、氮气、氧气、氩气、稀有气体、SOx、CS2、H2S、NOx、HCN、HCl、CHCl3、HF、挥发性有机化合物和以下金属：汞、砷、铁、镍、锡、铅、镉、钒、钼和硒，以及衍生自这些金属的化合物，所述方法包括以下顺序的步骤： 
a)预热进料气流的步骤，所述步骤意在至少部分除去杂质中的一种； 
b)将预热的气流压缩至10至50巴的压力的步骤； 
c)在与分离器组合的交换器的辅助下，在低于5℃下去除存在于压缩气流中的至少一种杂质的步骤，所述杂质选自氮气、氧气、氩气和稀有气体； 
d)回收液态、气态或超临界态的净化的富含CO2气流的步骤；特征在于，在步骤a)和c)之间，进行使得能够至少部分除去气流中所含水的净化步骤。 
预处理步骤a)可以为用来去除至少一种固体、液体或气体成分的任何净化步骤。所述净化步骤处于至少一个压缩阶段的上游，且如果进料气流为富氧燃烧烟，所述净化步骤也可以位于富氧燃烧炉的下游。 
将分离器理解为相当于各种类型的气液分离器(具有或不具有聚结系统(coalescing system)、旋风器等的重力分离器)和/或任何类型的蒸馏塔(气提器、蒸馏塔、洗涤器、分馏塔等)，其中离开的物质可以为液体或蒸气形式。分离也可以由通过有意设计的固体沉积所进行的分离组成，所述固体 随后被循环地再蒸发。 
据此，本发明的方法可以具有以下特征中的一种： 
-步骤d)后，气流为液态并被存储，或气流为超临界态并被运输和/或存储，或气流为气态并被运输； 
-净化步骤使得可以至少部分除去至少一种其它杂质，所述杂质选自氮气、氧气、氩气、稀有气体、SOx、CS2、H2S、NOx、HCN、HCl、CHCl3、HF、挥发性有机化合物，和以下金属：汞、砷、硒、镉、铁和镍的羰基化物，和衍生自这些金属的化合物，优选去除至少部分SOx； 
-在步骤a)和b)之间进行净化步骤； 
-在步骤b)和c)之间进行净化步骤； 
-压缩步骤b)包括顺序的压缩阶段和在所述压缩步骤b)的两个顺序的压缩阶段之间进行的净化步骤； 
-净化步骤在2巴绝对压力和25巴绝对压力之间进行，优选3巴绝对压力和9巴绝对压力，且更优选在3.5巴绝对压力和6巴绝对压力之间； 
-在净化步骤中，应用一种或多种有机材料或无机材料来至少部分除去气流中所含的水； 
-在净化步骤中，也使用与去除水所用材料相同或不同的一种或多种有机材料或无机材料来至少部分除去至少一种杂质，所述杂质选自氮气、氧气、氩气、稀有气体、SOx、CS2、H2S、NOx、HCN、HCl、CHCl3、HF、挥发性有机化合物，和以下金属：汞、砷、硒、镉、铁和镍，和衍生自这些金属的化合物，优选去除至少部分SOx； 
-有机材料或无机材料为吸附剂材料； 
-将吸附剂材料用在至少一个流化床反应器中； 
-将吸附剂材料用在至少一个固定床反应器中； 
-再生阶段中的至少一个流化床反应器或下落床反应器对应于吸附阶段中的各个流化床反应器； 
-全部反应器经历相同的PSA、VSA或TSA类循环； 
-至少一个反应器经历TSA循环，且至少一个反应器经历PSA循环； 
-至少一个反应器同时经历TSA循环和PSA循环； 
-在净化步骤期间回收至少一种残留气体； 
-在净化步骤中，回收具有NOx含量T1的第一残留气体，且回收具有NOx含量T2的第二残留气体，T2＜T1； 
-在富氧炉中循环第一残留气体； 
-在主料流中净化步骤的上游循环至少一种残留气体，优选第一残留气体。事实上，可以将循环的残留气体在第二液体水出口的上游的任何位置循环。所述液体水出口可以在预处理步骤的一个或多个低压洗涤器中，在位于两个压缩阶段之间的冷凝器中，或在位于压缩步骤下游的洗涤塔中(任选地在高压下)； 
-将第二残留气体或直接排入大气，或经处理后排入大气； 
-在气液分离后对第二残留气体进行洗涤和/或冷冻处理； 
-来自净化步骤的富含CO2气流的至少一部分使净化单元的至少部分吸附剂材料能够再生； 
-将碳床用在净化步骤中，且在富氧燃烧炉中将所述废碳与燃料混合； 
-进料气流为富氧燃烧烟； 
-挥发性有机物选自甲醛、乙醛、甲酸、丙烯醛和乙酸； 
-预处理包括以下处理中的至少一种：催化、过滤、洗涤和脱硫，可以将进料气的冷却与洗涤结合。 
术语“富氧燃烧”是指煤在贫氮流体中燃烧时的燃烧，所述贫氮流体可以从纯氧(＞95％)扩展至包含与空气相同量氧(约21％)的流体，所述流体可以通过混合纯氧和循环的富含CO2的烟获得。 
现将对本发明进行更详细地描述。 
例如，用于净化气体混合物的TSA法可以包括以下步骤： 
1)通过在高于大气压下和在环境温度下吸附杂质来净化气体混合物； 
2)将吸附器减压至大气压； 
3)在大气压下和通常在100℃和250℃之间的温度下，通过一个或多个热交换器来再生吸附剂； 
4)将吸附剂冷却至环境温度； 
5)将吸附器再加压。 
图1显示了用于进行本发明方法的装置，特征在于净化步骤位于压缩循环的末端，即步骤b)和c)之间。 
本发明步骤a)的目的是通过使用本领域已知的方法处理烟。目前已知的方法是洗涤，其使用如水、醇(如甲醇)、胺溶液、碱性溶液等各种液体(或溶剂)(这些是最常规的液体，但还有许多其它液体)，或有脱硫单元或过滤单元。 
也应注意可以将洗涤(特别是用水洗涤)与进料气流的部分冷却结合，随后提供最重化合物的浓缩、易溶化合物的吸附和固体颗粒(特别是含金属化合物的那些)的保留这三重功能。 
来自步骤a)的气体通常包含： 
-主要量的CO2(通常大于80％)； 
-氮的氧化物，即NOx，如NO、NO2、N2O4等； 
-硫的氧化物，即SOx，如SO2、SO3、H2SO4等； 
-饱和的水(在料流的温度和压力条件下)事实上，第一步骤中的几乎全部处理方法指明使气体接触水溶液； 
-若干个百分之一的水平的氧(相对于确保正确燃烧效率所需的化学计量为过量的填塞物(stemming))； 
-CO(燃烧中未被燃烧的)； 
-相对于CO2的不可冷凝物：氮气、氩气、氧气，和稀有气体，其主要源自至富氧燃烧炉的空气输入物和氧气纯度； 
-重金属，如汞、砷、铁、镍、锡、铅、镉、钒、钼和硒，和衍生自这些金属的化合物； 
-挥发性有机化合物(VOC)和未燃烧的烃。 
随后，在第二步骤b)中，将气流压缩至这样的压力水平，一方面所述压力足以能够将组成所述气流的不希望的化合物分离(分离器通常直接位于热交换后的各个压缩步骤之后，所述热交换用于冷却气流以去除在此冷却期间出现的可冷凝物如水)，且另一方面所述压力足以给气体带来正确的条件(温度和压力)以为随后步骤中其它杂质的去除做准备。 
倒数第二个步骤c)为不可冷凝的化合物的去除。借助与冷循环中的分离器结合的交换器，可以优化此第三步骤，条件是其在低温下进行，即温度小于5℃，优选负温度，更优选-20℃和-60℃之间的温度。 
第四步骤d)的目的为回收净化的富含CO2气流。 
然而，在第三步骤c)中，通常使用的温度水平(低于0℃)是指必需有水含量的减少，且可能有一些其它化合物的减少，所述其它化合物不足以在预处理步骤或任何顺序的压缩和冷凝步骤期间保留。实际上，水或能够在设备中沉积的这些其它化合物(如重烃、含硫化合物或含氮化合物等)的存在会阻碍达到为有效地制备具有现行标准下的浓度的CO2流的倒数第二个步骤c)中的适宜的冷温度水平(优选在-20℃和-60℃之间)。有效地制备是指以与此工业上可接受的产量(符合国际组织的期望)相关的包括投资和能量的总体成本来制备。 
因此，显然，称为彻底净化处理(polishing)的净化步骤(在第一步骤a)和第三步骤c)之间不可缺少的，所述第一步骤a)能够根据进料气流的随后的处理来预处理进料气流，所述第三步骤c)能够使气流中所含的不可冷凝的化合物从CO2中分离。 
可以和整个第二步骤b)一起替换此净化步骤，所述第二步骤b)意在逐渐将大气压附近的气体压缩至所需的压力，这主要是考虑到从主要量的CO2中分离惰性材料。 
因此，净化步骤位置的选择将取决于一定数量的标准，如投资、第二步骤b)中材料的类型，和杂质的种类和浓度等。 
第一种可能性是将净化步骤置于步骤b)的起始，即在低压下进行净 化。 
然而，此位置带来了两个缺点，即： 
-一方面，非最佳净化，因为如果使用示例的吸附方法，工作压力越低，吸附器可以保留的杂质的量越少；且 
-另一方面，不使用液体/气体分离，所述液体/气体分离系统地位于组成压缩线路(第二步骤b))的每个压缩阶段之后。实际上，这些分离使得可以回收大量的在压缩期间已被冷凝的可冷凝分子，例如剩余的水和挥发性有机化合物。由此，有待于在b)后去除的杂质的量将少很多。这必然在有关此净化步骤投资方面产生不可忽略的优点。 
另一方面，构成步骤b)的压缩机线路上游的净化步骤的位置使得可以设计去除对方法其余部分有害的杂质：即水、挥发性有机化合物、基于金属的化合物等，且其还可以导致与随后所用(特别是在压缩步骤中)材料性质有关的一些优点。 
第二种可能性是将净化步骤置于第二步骤b)的两个压缩阶段之间。 
实际上，此第二种可能性使得能够在这样的压力下获得气体，所述压力在靠近大气压(第二步骤b)的起始处)和方法的第三步骤c)所需的最大压力之间。安装体积的大大降低不可避免地发生，由此得到与安装在压缩步骤上游相比设备成本的大的降低。 
如果将净化步骤移向第二步骤的末端，则更是如此。实际上，存在这样的风险，即由水构成决定确定在步骤e)中使用的净化单元大小的关键因素(例如在循环吸附的情况下)。一方面，净化步骤上游的一个或多个压缩步骤使得水能够被冷凝，进一步降低将在净化步骤中滞留的水量，因此降低用于所述净化的吸附剂的体积。另一方面，压力的增加使得可以降低待处理的气体的实际体积，且与低压净化相比能够优化通道部分和/或压力损失。 
压缩步骤b)使得可以使得进料气流达到可以去除可冷凝气体中至少一种的压力。根据不可冷凝材料的量和所制备CO2中杂质的性质，此压力 在10巴和50巴之间。压缩步骤上游的压力接近大气压。 
在通常情况下，其中压缩步骤b)包括顺序的压缩阶段且净化步骤位于两个顺序的压缩步骤之间时，所述净化将在2和25巴绝对压力之间进行，优选在3和9巴绝对压力之间，更优选在3.5和6巴绝对压力之间。根据常规压缩机类型的流量和压力选择压缩机的一个或多个类型。根据机器的数量和当地经济条件，优化每个压缩步骤后压力的确切分级和冷却器的系统存在于否。 
应注意，在用于去除来自进料气流的水的净化步骤位于两个压缩步骤之间的情况中，总有可能添加补充的净化手段，优选在所述净化步骤的下游，例如在最终压缩压力下捕获至少一种重金属或从重金属衍生的化合物的手段。 
主要缺点来自步骤c)上游压缩阶段所含的杂质的量。因此压缩机有可能不得不适应杂质的类型。 
最后，第三种可能性是将净化步骤置于第二步骤b)的末尾。 
因此，在这一情况中，净化步骤中所用净化单元的体积将最低，但是整个压缩步骤b)将使用未净化的气流进行。 
随后净化步骤位置的选择将要考虑杂质的因素(与富氧燃烧中所涉及原料有很大关系，即如煤的种类)、预处理效果、其对方法的阶段b)(压缩)可能的影响，和待安装的方法的体积。 
根据待滞留的一种或多种杂质、其量和与项目有关的经济考虑(存在的公共资源、与邻近单元的协同配合等)来选择净化方法。用于去除来自将经历低温处理的气体中杂质的更常规方法为洗涤(吸收)、冷却/冷凝和/或常温下结晶、催化、化学吸附和吸附。 
在大多数情况中，吸附看似为最有竞争力的解决方法。不排除的是净化步骤由若干分步骤组成，一个所述分步骤基于如吸附方法。 
此外，在净化步骤中可以应用各种技术使气体分子接触吸附剂材料。根据本发明，这些技术中的每一个都存在优点和缺点，其使得人们感兴趣 的方面用于来自富氧燃烧的含CO2的气流的处理方法中。 
可以应用三种类型的技术。 
第一种技术依赖固定床吸附的应用。待净化的气体通过一堆吸附剂颗粒(也称为固定床)，其将逐渐地保留分子且由此净化气体。根据待去除杂质和其比例，若干类型或等级的吸附剂可以混合使用或用在附加的层中，以最佳使用每种吸附剂的吸附/解吸性质。随后仅需要再生吸附剂，即去除保留的分子使得其可以再次吸附。因此，使用吸附的全部方法本质上具有循环性质，吸附和再生两种类型构成循环的主要步骤。 
也可以根据吸附剂的再生对这些方法进行表征和命名。再生的手段通常受形成在分子和吸附剂之间的键的性质影响。键越强，打断它们所需的能量越大。 
因此，以下可以在吸收方法中发现： 
-PSA(变压吸附)类方法。因此，用于解吸的驱动力是吸附阶段和再生阶段的压力差。后者的压力高于大气压。 
-VSA(真空变压吸附)类方法。尽管使用与以前相同的理论，其由加大压力差且同时保持更低的再生压力(因此其是亚大气压)组成。 
-TSA(变温吸附)类方法。在此情况中，应用基于增加温度将减少吸附量的事实。 
对于气流，这些不同的吸附方法优选具有功能上交替的两个吸附器，即其中一个吸附器处于制备阶段，而另一个处于再生阶段。 
TSA类方法通常是完全再生受污染吸附剂的最可靠手段，并且也是很简单的方法。 
另一方面，PSA和VSA法可以很复杂，因此被任意最佳化。循环通常具有很多互补的步骤，其全部都是本领域人员已知的(例如罐之间的平衡等)。将其调节和连接使得可以优化任何类型的方法。 
可以将PSA和VSA法结合，因此称为VPSA。通过增加吸附P时的压力且在使用真空V的再生中将其降低，来增加此方法的“驱动力”。 
在本发明的情况中，也可以将温度和压力的效果合并。由此称为PTSA。实际上，更高的温度可能是再生受水污染的吸附剂所必需的。通常，极性或不易挥发的分子牢牢地吸附在其特定的吸附剂上。因此，例如，形成以将水保持在如氧化铝或硅胶等吸附剂上的氢键，或对于沸石的情况水与阳离子的相互作用，只有高能量输入才能打断。因此以逆流输送的热的气体和由此的高温是合理的。然而，其它分子可能不需要此温度，且仅压力即足够。因此，通过巧妙地将方法的不同元素组合，将可以使方法的性能最佳。 
对于结合TSA和PSA，可以使用两种方案。 
第一个方案由使用经历TSA循环的至少一个吸附器和经历PSA循环的至少一个吸附器组成。主要优点在于使用两种不同的再生模式。因此，因为仅有TSA通过温度再生，所以全部分离的所用能量将被最小化。另一方面，其实现将导致与应用两种不同方法关联的投资成本和更困难的操作上的问题，因为其由两种独立的方法组成。 
第二个方案由使用同时经历TSA循环和PSA循环的至少一个吸附器组成。因此，所述吸附器中包含的一种或多种吸附剂材料在同一时间通过压力(减压)和温度(热洗脱)再生。主要缺点来自用于再生全部吸附剂床所用的能量(不仅是吸收水所需的能量)。另一个缺点来自使用能够承受高再生温度的吸附剂的必要性。另一方面，不可否认在投资和运行方面的优点。 
此第二方案的可能的变化由将所述吸附器分为两部分，且根据TSA模式再生其中一部分和根据PSA模式再生另一部分组成。 
使用在固定床中应用吸附的方法的优点基本上在于所用的能量更低，前提是在静态下完成气体-固体接触，因而不引起固体移动。此外，因为其仅受到(保持静止的)吸附床中其自身重量的影响，所以不需要具有非常高级的机械性质。 
固定床技术的一大优点在于梯度将在静态的吸附剂颗粒的周围或之中建立。因此，遇到某一些对材料和热转移的阻力，以及有损吸附性能的 压力损失。此问题可以使用第二个技术来克服。 
第二种技术依赖流化床吸附的应用。 
待净化的气体通过流化床，即吸附剂在其中持续运动的床。这样，吸附剂颗粒表面上的分子的持久更新使得可以最大化梯度并因此最大化材料流动和热转移。 
此种方法的性能优于应用固定床的方法的性能。 
然而，主要的缺点是吸附剂颗粒需要具有十分优秀的物理特性，以使得从吸附剂材料再生尘粒时十分易于移动并防止变差。由此提及摩擦。实际上，它们应具有使气体可以携带它们的适当大小，即气体的速度应在颗粒上产生比其重量大的升力。 
此外，特别地对于其产生极纯气体的能力，流化床技术与具有不同于固定床的转移功能的均相反应器相当。 
此外，用过的流化床必需停止使用以使其再生。可以使用第三种技术以克服此问题。 
第三种技术依赖至少一个吸附器的应用，所述吸附器包括至少一个流化床和至少一个再生反应器。 
因此，吸附阶段中的每个吸附器对应于再生阶段中的反应器。吸附剂的循环度使得可以调节气体的纯度。 
再生阶段中的反应器可以包括单一的下落床。换句话说，吸附剂材料下落并通过与再生气体接触再生。 
下落床的优点在于再生的简单性。然而，再生的停留时间受装置大小的限制。因此，观察到此类床的性能是有限的。 
另一种可能性是应用在再生期间具有流化床的反应器。 
另一方面，对于下落床，流化床使其可以控制再生的停留时间并由此增加性能。 
此外，可以在CO2处理链内加入来自净化单元的出口。 
例如，可以使用来自净化步骤的气流的部分(e1)来再生此相同步骤中 所用的净化单元。 
去除了在净化单元中捕获的杂质后，再生气体本身在整个方法中可以全部循环或部分循环。 
以下实施例对应净化单元为TSA类吸附单元的情况，即确保吸附剂再生的主导作用是温度上升。如前所述，所述再生包括加热步骤、非常广义而言的冷却步骤和可能的减压步骤(如果再生在低于净化阶段的压力下进行)。可以向这些常规步骤中加入补充的步骤，如在环境温度下吸附剂床的清洁。类似地，通过顺序的步骤或逐步提升可以逐渐达到最终的加热温度。例如，为了从硅胶中解吸出水，最终温度(HT)应在120℃/200℃内，优选在140℃和175℃之间。 
在TSA的情况中，再生步骤将持续一小时至若干小时，在大多数情况中最低为4小时。根据其对所用吸附剂的亲合力，在净化期间被滞留的杂质将或多或少易于解吸，且优选在再生阶段期间中离去。例如，仅当热的前端已经以逆流的方式通过所述吸附剂床的主要部分时，停留在硅胶上的水才被大量去除(以吸附器中水的前端的形式，大部分捕获的水将位于吸附侧上靠近入口处)。吸附较不牢固的杂质在之前已经离开或在水开始离开的同时离开。另一方面，当再生气体变得干燥并接近入口温度(HT)时，大部分杂质如由于水被捕获而可能形成的一些酸(如硫酸)可能在水之后离开。在冷却期间，离开吸附器的流的组成与进入的流的组成相近，且基本不含杂质。由此，值得将再生阶段期间来自吸附器的流分离，并将某一部分(至少部分地)转送入不同的设备。将富含杂质的部分e2送往燃烧，且将杂质较少的部分e3或排入大气，或处理后排出。 
在可能的液体水的冷凝和分离后，可以将再生气体的部分(如果其由初始净化的CO2组成)循环进入主CO2流。考虑到其压力、温度和杂质含量，将所述流在适当的点循环。可以将富含杂质的部分在如预处理的上游循环，同时将不含任何杂质的部分在对应于其压力的压缩阶段再注入。例如，可以采用一种或多种再生压力，以使用压缩步骤所提供的各种可能性以达 到最佳效果，例如在高于具有加热时的压力的压力下进行冷却或部分冷却。 
因此，另一方面，某些有害杂质将在燃烧中被去除且不必处理全部解吸的流。 
此外，在离开净化单元且可以有利地被引入富氧燃烧炉的组分中，应注意以下方面： 
-自然酸度的水将由燃烧产物中所产生灰的自然碱度补偿。同时，溶解的物质将在同样的灰中被破坏或稀释，这构成体系的自然净化。另一种可能性是将此水与燃料混合：例如对于液体燃料以浆料或乳液的形式。 
-可以将氧气用作氧化剂。 
-含氮化合物：NO2、N2O、N2O3、N2O5、HCN、N2O4。通过富氧燃烧炉火焰可以破坏这些类化合物。在安装有“燃烧器”的空气炉中，在主燃烧中产生的含氮化合物的部分在后燃烧期间被有效地破坏。 
-如果将有机化合物引入炉中，其将在火焰中被破坏。在净化单元中浓缩的这些化合物对大部分来说是有毒的、致畸性的或致癌的。 
-可以将其它未被氧化的物质或处在中间氧化态的那些物质如CO再引入炉中，以将其在燃烧期间氧化。 
-一旦将重金属和含有这些重金属的化合物引入炉中，它们变得在灰中分布，所述灰通常已经包含它们的主要部分。实际上，大部分金属性微量元素保留在灰中，且仅有极小部分继续保持在烟中进入CO2净化单元。 
如上所述，在净化单元中浓缩的这些化合物对大部分来说是有毒的、致畸性的或致癌的。此外，如果净化步骤依赖吸附，滞留有机化合物的吸附剂在使用后应进行处理。用于此目的的常规处理是焚烧。 
因此，在净化步骤中，一种可能性是使用顺序的吸附床，值得注意的是碳床。微量组分部分：存在于烟中的重金属、有机和有机金属化合物被滞留在此。在被用作吸附剂后，随后在富氧燃烧炉中将所用的碳与燃料周期性地混合，因此有利地用作燃料。 

Claims (39)

1.一种进料气流的净化方法，所述进料气流包含CO2、水和至少一种杂质，所述杂质选自氮气、氧气、氩气、稀有气体、SOx、CS2、H2S、NOx、HCN、HCl、CHCl3、HF、挥发性有机化合物和以下金属：汞、砷、铁、镍、锡、铅、镉、钒、钼和硒，所述方法包括以下顺序的步骤：
a)意在至少部分除去杂质中的一种的预处理进料气流的步骤；
b)将预处理的气流压缩至10至50巴的压力的步骤；
c)在与分离器组合的交换器的辅助下，在低于0℃下去除存在于压缩气流中的至少一种杂质的步骤，所述杂质选自氮气、氧气、氩气和稀有气体；
d)回收液态、气态或超临界态的净化的富含CO2气流的步骤；
其特征在于，在步骤a)和c)之间，进行使得能够至少部分除去气流中所含水和至少部分除去至少一种其它杂质的净化步骤，
所述杂质选自氮气、氧气、氩气、稀有气体、SOx、CS2、H2S、NOx、HCN、HCl、CHCl3、HF、挥发性有机化合物和以下金属：汞、砷、硒、镉、铁和镍，
所述压缩步骤b)包括顺序的压缩阶段并且所述净化步骤在所述压缩步骤b)的两个顺序的压缩阶段之间进行。
2.如权利要求1所述的方法，特征为在步骤a)和c)之间进行的净化步骤能够至少部分除去气流中所含水和至少部分SOx。
3.如权利要求1所述的方法，特征为步骤d)后，气流为：
-液态并被存储；或
-超临界态并被运输和/或存储；或
-气态并被运输。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，特征为所述净化步骤在2巴绝对压力和25巴绝对压力之间进行。
5.如权利要求4所述的方法，特征为所述净化步骤在3巴绝对压力和9巴绝对压力之间进行。
6.如权利要求5所述的方法，特征为所述净化步骤在3.5巴绝对压力和6巴绝对压力之间进行。
7.如权利要求1-3中任一项所述的方法，特征为在所述净化步骤中，应用一种或多种有机材料或无机材料来至少部分除去气流中所含的水。
8.如权利要求4所述的方法，特征为在所述净化步骤中，应用一种或多种有机材料或无机材料来至少部分除去气流中所含的水。
9.如权利要求6所述的方法，特征为在所述净化步骤中，应用一种或多种有机材料或无机材料来至少部分除去气流中所含的水。
10.如权利要求7所述的方法，特征为在所述净化步骤中，也使用与去除水所用材料相同或不同的一种或多种有机材料或无机材料来至少部分除去至少一种杂质，所述杂质选自氮气、氧气、氩气、稀有气体、SOx、CS2、H2S、NOx、HCN、HCl、CHCl3、HF、挥发性有机化合物，和以下金属：汞、砷、硒、镉、铁。
11.如权利要求10所述的方法，特征为在步骤a)和c)之间进行的净化步骤能够去除至少部分气流中所含水和至少部分SOx。
12.如权利要求7所述的方法，特征为所述有机材料或所述无机材料为吸附剂材料。
13.如权利要求10所述的方法，特征为所述用于至少部分除去至少一种杂质的有机材料或所述无机材料为吸附剂材料，所述杂质选自氮气、氧气、氩气、稀有气体、SOx、CS2、H2S、NOx、HCN、HCl、CHCl3、HF、挥发性有机化合物，和以下金属：汞、砷、硒、镉、铁。
14.如权利要求11所述的方法，特征为所述有机材料或所述无机材料为吸附剂材料。
15.如权利要求12所述的方法，特征为将所述吸附剂材料用在至少一个流化床反应器中。
16.如权利要求12所述的方法，特征为将所述吸附剂材料用在至少一个固定床反应器中。
17.如权利要求15所述的方法，特征为再生阶段中的至少一个流化床反应器或下落床反应器对应于吸附阶段中的各个流化床反应器。
18.如权利要求15所述的方法，特征为全部所述反应器经历相同的PSA、VSA或TSA类循环。
19.如权利要求16所述的方法，特征为全部所述反应器经历相同的PSA、VSA或TSA类循环。
20.如权利要求17所述的方法，特征为全部所述反应器经历相同的PSA、VSA或TSA类循环。
21.如权利要求18所述的方法，特征为至少一个所述反应器经历TSA循环，且至少一个所述反应器经历PSA循环。
22.如权利要求18所述的方法，特征为至少一个所述反应器同时经历TSA循环和PSA循环。
23.如权利要求1或2所述的方法，特征为在净化步骤期间回收至少一种残留气体。
24.如权利要求23所述的方法，特征为在净化步骤中，回收具有NOx含量T1的第一残留气体，且回收具有NOx含量T2的第二残留气体，T2＜T1。
25.如权利要求24所述的方法，特征为在富氧炉中循环所述第一残留气体。
26.如权利要求23所述的方法，特征为在主料流中净化步骤的上游循环至少一种残留气体。
27.如权利要求24所述的方法，特征为在主料流中净化步骤的上游循环至少一种残留气体。
28.如权利要求26所述的方法，特征为在主料流中净化步骤的上游循环第一残留气体。
29.如权利要求24所述的方法，特征为将所述第二残留气体或直接排入大气，或经处理后排入大气。
30.如权利要求25所述的方法，特征为将所述第二残留气体或直接排入大气，或经处理后排入大气。
31.如权利要求26所述的方法，特征为将所述第二残留气体或直接排入大气，或经处理后排入大气。
32.如权利要求24所述的方法，特征为在气液分离后对所述第二残留气体进行洗涤和/或冷冻处理。
33.如权利要求25所述的方法，特征为在气液分离后对所述第二残留气体进行洗涤和/或冷冻处理。
34.如权利要求27所述的方法，特征为在气液分离后对所述第二残留气体进行洗涤和/或冷冻处理。
35.如权利要求29所述的方法，特征为在气液分离后对所述第二残留气体进行洗涤和/或冷冻处理。
36.如权利要求12所述的方法，特征为来自净化步骤的富含CO2气流的至少一部分使净化单元的至少部分吸附剂材料能够再生。
37.如权利要求12所述的方法，特征为将碳床用在净化步骤中，且在富氧燃烧炉中将被用作吸附剂后的碳与燃料混合。
38.如权利要求1或2所述的方法，特征为所述进料气流为富氧燃烧烟。
39.如权利要求1或2所述的方法，特征为所述挥发性有机化合物选自甲醛、乙醛、甲酸、丙烯醛和乙酸。
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