CN102026701A - 具有用于洗涤水的co2注入措施的气体净化系统 - Google Patents

具有用于洗涤水的co2注入措施的气体净化系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于从气流中去除污染物的方法和系统，包括以下步骤：a)将CO2(313)引入洗涤水料流(307)中以得到富集CO2的洗涤水；和b)将所述富集CO2的洗涤水与包含待去除的污染物的该气流(305)接触(306)以将该污染物吸收到该富集CO2的洗涤水中。本发明涉及富集CO2的洗涤水用于在气体净化系统中从气流中去除碱性污染物的用途。

Description

具有用于洗涤水的CO2注入措施的气体净化系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年5月14日提交的美国临时专利申请序列号61/053,156的权益，由此通过参考将其整体引入。
发明领域
本发明涉及用于从气流中去除污染物的方法和系统。
背景技术
在用于从气流(例如烟道气、天然气、合成气或其它主要包含氮气、氧气、氢气、一氧化碳和/或甲烷的气流)中工业分离酸性组分(例如H2S、CO2、COS和/或硫醇)的工艺中，通常使用包括胺化合物的液体溶液或氨水溶液作为溶剂。在吸收工艺中该酸性组分被吸收到该溶剂中。该工艺通常可以称作主洗涤工艺。
在用所述溶液“洗涤”所述酸性组分之后，在该气流中仍存在污染物例如痕量的氨、胺化合物或胺化合物的降解产物。必须在单独的工艺步骤中将这些污染物从该气流中去除。
目前已知的系统和方法供在水洗步骤中从气流中去除这些污染物之用。在该水洗步骤中，用水在适合的接触装置中洗涤该气流。典型地，用于洗涤该气流的水是淡水或由与该气流的处理相关的汽提工艺得到的水。
在用水洗涤该气流之后，将该水1)送回到其所来自的该汽提单元中或2)简单地与该主洗涤工艺中所用的该溶液混合。
废洗涤液体的再生(例如在汽提单元中)通常是能量密集的且因此是昂贵的工艺。因此，需要提高洗涤效率和/或降低洗涤水消耗的工艺。
发明概述
本发明的目的是提高气体净化工艺中水洗步骤的洗涤效率。
本发明的另一目的是降低气体净化工艺中水洗步骤的洗涤水消耗。
与上述目的相关的另一目的是通过提高气体净化工艺中水洗步骤的洗涤效率和/或降低洗涤水消耗而降低气体净化工艺的成本。
本发明的其它目的可以是获得气体净化工艺中所用的化学物质的排放降低的环境的、健康的和/或经济的优点。
在本发明的第一方面中，通过用于从气流中去除污染物的方法实现了上述目的以及鉴于本公开内容对技术人员将变得显而易见的其它目的，该方法包括以下步骤：
a)将CO2引入洗涤水料流中以得到富集CO2的洗涤水；和
b)将所述富集CO2的洗涤水与包含待去除的污染物的该气流接触以将允许该污染物吸收到该富集CO2的洗涤水中。
此处所用的术语“污染物”通常表示在气流中存在的不合意的组分。该污染物将通常以微小的体积量存在于该气流中。该污染物可以是不合意的，例如因为其降低了该气流在后续应用或其它处理工艺中的有用性或者因为其赋予该气流不合意的性质，例如毒性、环境缺点、气味等。污染物的实例包括氨、胺化合物和得自胺化合物的分解产物。
此处所用的术语“洗涤水(wash water)”通常表示用于通过将所述气流与所述洗涤水相接触导致该污染物从所述气流中吸收到所述洗涤水中而从气流中去除污染物的含水介质。通常将该包含吸收的污染物的洗涤水在例如汽提单元中循环，由此该污染物可以浓缩以焚烧或净化和重复使用。
在用于水洗单元之前在该洗涤水中引入CO2导致该水洗步骤用于去除碱性污染物(例如氨和胺化合物)的效率的显著和预料不到的提高。尽管本发明并不被任何特定的科学解释所束缚，但在该显著提高中有贡献的因素可能是由于CO2作为碳酸溶解在该洗涤水中而造成该洗涤水中的pH值向酸性方向移动。通常，通过在主洗涤工艺中所用的溶剂在该气流中引入的该污染物具有苛性或弱苛性特征。因此，如果该水的pH值向酸一侧方向移动，能够提高各污染物的汽/液平衡。然而，该显著提高远远超出了仅由该pH值的这种移动所能造成的结果。
因此，能够显著降低进行洗涤操作所需的洗涤水的量。如果将该使用过的洗涤水送往汽提单元，那么该洗涤水消耗的降低能够用于例如提高该水洗工艺的经济性，因为在汽提中所需的能量几乎与待汽提的水量成正比。作为实例，对具有如图3中所示的流程图的商业装置的测试显示在与对使用图1的流程图的相同商业装置的测试相比时供给汽提塔再沸器的水蒸气量降低20％。进一步地，对具有如图4中所示的流程图的商业装置的测试已经显示：在与在相同的残余胺和氨含量水平时对使用图2的流程图的相同商业装置的测试相比时，该洗涤水的吸收效率提高，使得将残余胺和氨含量降低到可接受水平所需的洗涤水的量降低19％。
换言之，该水洗步骤的经济性是由达到痕量污染物的所需去除率需要的洗涤水的量所表示的。适当洗涤该气流所需的洗涤水的量是由水对各痕量污染物的吸收能力(即该污染物在气相和水相之间的气/液平衡)所表示的。
可替代地，该洗涤水的吸收能力的提高可以用于在不提高该洗涤水消耗的情况下进一步降低离开该水洗步骤的气流中的污染物含量。换言之能够在不会由于水和能量消耗的提高而造成成本的相应提高的情况下降低排放量。
因为以下原因，使用CO2来提高洗涤水的吸收能力是进一步有利的，原因例如：i)CO2是无味的且相对无毒性的，ii)在洗涤水中残余的任意CO2在使用后都可以在该洗涤水的再生过程中容易地去除，和iii)CO2在本发明的至少一些实施方案中能够作为另一工艺步骤的产物容易地获得。
本发明的方法已经显示出特别适用于去除碱性污染物，即具有大于7的pKa值的污染物。因此，待从该气流中去除的污染物的至少一种是碱性化合物。
碱性化合物通常用于从气流中去除酸性气体(例如CO2、H2S和COS)的吸收工艺中。本发明的气体净化方法有效用于从气流中去除碱性污染物。碱性化合物的实例包括但不局限于：氨和胺化合物，例如单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、二异丙基胺(DIPA)和氨基乙氧基乙醇(二甘醇胺)(DGA)。在工业装置中最通常使用的胺化合物是醇胺MEA、DEA和MDEA。优选待去除的污染物的至少一种选自由氨和胺化合物构成的组。优选地，待去除的污染物之一是氨。
引入该洗涤水中的CO2的量应当足以导致与不引入CO2的洗涤水相比提高的污染物吸收效率。通常，仅需要将少量CO2引入该洗涤水中以得到在水洗步骤中吸收效率的提高。该CO2例如可以以使得所得到的富集CO2的洗涤水包括大于0.01wt％的CO2的量引入。在该富集CO2的洗涤水中的CO2量上限通常是由实际考虑所决定的。而且，如果该气体净化方法是用于从气流中(例如从烟道气流中)去除CO2的更大工艺的一部分，那么引入的CO2的量可以优选经选择使得将CO2引入该洗涤水中不会对所述工艺的总CO2去除效率有显著的不利影响。引入的CO2的量可以优选使得所得到的富集CO2的洗涤水包括少于5wt％的CO2，更优选少于2或1wt％的CO2。
引入该洗涤水中的CO2的量可以优选使得该富集CO2的洗涤水包括0.01～5wt％的CO2。例如，引入的CO2的量可以使得该富集CO2的洗涤水包括0.01～2wt％的CO2或者使得该富集CO2的洗涤水包括0.01～1wt％的CO2。
引入该洗涤水的CO2可以为各种物理形式。该CO2例如可以以固体、液体、超临界流体或气体形式或其混合物引入。已经发现该CO2可以方便地以液态形式引入该洗涤水料流中。因此，在步骤a)中引入该洗涤水料流中的该CO2优选可以是液态。
在用于从气流(例如烟道气或天然气)中分离CO2的工艺中，可以将CO2从例如该净化系统中存在的CO2压缩机循环。可替代地，CO2可以从其它来源获得并用于注入该洗涤水料流中。优选地，该引入的CO2是由用于从气流中去除CO2的工艺(例如从用于从包括用包括氨或胺化合物(优选氨)的液体洗涤所述气流的步骤的从气流中去除CO2的工艺)得到的CO2。
在特别有利的实施方案中，在之前的处理步骤中将该待净化的气流进行CO2去除，从所述之前处理步骤中去除的CO2可用于引入随后的水洗步骤的洗涤水料流中。因此在依照本发明的方法中，在步骤b)中，该包含待去除的污染物的气流可以是由用于去除CO2的工艺得到的产物，在步骤a)中引入该洗涤水料流中的该CO2是由所述用于去除CO2的工艺得到的。
在本发明的方法中，该富集CO2的洗涤水与该包含待去除的污染物的气流的接触以允许将该污染物吸收到该富集CO2的洗涤水中可以以各种设置进行，其将是本领域技术人员能够容易获知的。已经发现当所述接触是以逆流模式进行时实现了尤其有效的吸收。该接触可以在任意适合的吸收单元中进行。该接触例如可以在填充床塔(packed bed column)中进行。
通常，CO2可以来自任意可得到的来源且用于注入该洗涤水料流中。然而，在用于从气流(例如烟道气或天然气)中分离CO2的工艺中，CO2可以从例如在该净化系统中存在的CO2压缩机中循环。
关于本发明的第一方面的上述特征可能也适用于下面所述的本发明的所有方面的一些或所有实施方案。
本发明尤其可用于其中至少一种待去除的污染物具有苛性或弱苛性特征的气体净化应用中。例如，本发明的气体净化方法适用于用以从气流(例如烟道气流)中去除CO2的基于氨或胺的气体净化工艺中。该工艺通常包括吸收步骤，其中该气流与包括氨或胺化合物的洗涤液体在吸收单元中接触，该气流中的CO2被吸收到所述洗涤液体中。离开该吸收单元的该CO2贫化(depleted)的气流将包含痕量的该洗涤液体中所用的氨或胺化合物。本发明的气体净化方法用于从该气流中有效去除该痕量的氨或胺化合物。
因此，在其第二方面中，本发明提供了用于从气流中去除污染物的方法，包括以下步骤：a)从富含CO2的气流中去除CO2以得到贫(lean)CO2的气流；b)将步骤a)中从所述富含CO2的气流中去除的CO2引入洗涤水料流中以得到富集(enriched)CO2的洗涤水；和c)将所述富集CO2的洗涤水与步骤a)中得到的该贫CO2的气流接触以使该贫CO2的气流中的污染物吸收到该富集CO2的洗涤水中。
依照本发明的第二方面的方法的步骤b)和c)在一些实施方案中可以分别对应于依照本发明的第一方面的方法的步骤a)和b)。因此，本发明的第二方面的方法在一些实施方案中可以进一步如上关于本发明的第一方面所限定。
本发明还提供了具有用于将CO2引入洗涤水料流的机构并适于进行本发明的方法的气体净化系统。
因此，在其第三方面中，本发明提供了气体净化系统，包括经设置以接收气流并将其与洗涤水料流接触的接触器装置，其特征在于所述系统包括在所述接触器装置上游的用于将CO2引入所述洗涤水料流中的机构。
该接触器装置，此处也称作水洗单元，可以优选包括吸收单元，例如适用于将气流与洗涤水料流接触的填充床塔。该接触器装置可以优选经设置用于以逆流模式操作。
该用于将CO2引入所述洗涤水中的机构可以适于将固态、液态、超临界流体或气态的CO2引入所述洗涤水中。优选地，该用于将CO2引入所述洗涤水中的机构可以适于引入液态的CO2。液态的CO2例如可以通过喷嘴被引入该洗涤溶液中。
本发明的气体净化系统尤其可以用于其中至少一种待去除的污染物具有苛性或弱苛性特征的气体净化应用中。例如，本发明的气体净化系统适用于用于从气流(例如烟道气流)中去除CO2的基于氨或胺的气体净化工艺中。该工艺通常包括吸收步骤，其中该气流与包括氨或胺化合物的洗涤液体在吸收单元中接触，该气流中的CO2被吸收到所述洗涤液体中。离开该吸收单元的该CO2贫化的气流将包含痕量的该洗涤液体中所用的氨或胺化合物。本发明的气体净化系统用于从该气流中有效去除该痕量的氨或胺化合物。
因此，本发明的气体净化系统可以进一步包括经设置用于接收富含CO2的气流并将其与包含氨或胺化合物的液体接触以产生贫CO2的气流的第二接触器装置，其中所述第一接触器装置经设置用于接收所述贫CO2的气流并将其与洗涤水料流接触，以及其中所述系统包括在所述第一接触器装置上游的用于将CO2引入所述洗涤水料流中的机构。
在该气体净化系统中，所述用于将CO2引入所述洗涤水料流中的机构可以适于在所述第一接触器装置的上游将该第二接触器装置中从该富含CO2的气流中去除的CO2引入该洗涤水料流中。
优选地，在依照本发明的第四方面的气体净化系统中引入该洗涤水料流中的CO2可以是在第一接触器装置中由该富含CO2的气流得到的CO2。因此，该用于将CO2引入该所述洗涤水料流的装置可以优选适于将在该第一接触器装置中从该富含CO2的气流中去除的CO2在所述第二接触器装置的上游引入该洗涤水料流中。
在其第四方面中，本发明提供了富集CO2的洗涤水用于在气体净化系统中从气流中去除碱性污染物的用途。
该富集CO2的洗涤水中的CO2浓度可以优选高于0.01wt％。在该富集CO2的洗涤水中的CO2量的上限通常是由实际考虑所决定的。而且，如果该富集CO2的洗涤水用于在用以从气流中(例如从烟道气流中)去除CO2的工艺中的洗涤步骤中，那么该CO2浓度可以优选经选择使得将富集CO2的洗涤水的使用不会对所述工艺的总CO2去除效率有显著的不利影响。CO2的浓度可以优选小于5wt％的CO2，更优选少于2或1wt％的CO2。
该富集CO2的洗涤水优选包括0.01～5wt％的CO2。该富集CO2的洗涤水可以例如包括0.01～2wt％的CO2或0.01～1wt％的CO2。
该富集CO2的洗涤水可以例如通过将液态的CO2引入洗涤水中得到。
该富集CO2的洗涤水用于在气体净化系统中从气流中去除碱性污染物的用途可以尤其适用于用于通过将所述气流与包括氨或胺化合物的液体接触而从气流中去除CO2的气体净化系统中。
附图简述
图1(现有技术)是一般性描述已知的基于氨的气体净化系统的图解。
图2(现有技术)是一般性描述已知的基于胺的气体净化系统的图解。
图3是一般性描述依照本发明的基于氨的气体净化系统的实施方案的图解。
图4是一般性描述依照本发明的基于胺的气体净化系统的实施方案的图解。
发明详述
下面参照附图详细描述现有技术和本发明的气体净化系统的特别实施方案。
图1是常规基于冷冻氨的气体净化系统的示意图。该系统包括经设置以允许待净化的气流与包括氨的洗涤液体进行接触的CO2吸收单元(101)。将有待将CO2从中去除的烟道气通过管线(102)供给至该CO2吸收单元(101)。在该CO2吸收单元中，该烟道气与包括氨的洗涤液体接触，例如通过将该烟道气鼓泡通过所述洗涤液体或通过将该洗涤液体喷雾到该烟道气中。将该包含氨的洗涤液体通过管线(103)供给至该CO2吸收单元。在该CO2吸收单元(101)中，CO2从该烟道气中被吸收到该洗涤液体中，例如通过形成溶解态或固态的铵的碳酸盐或碳酸氢盐。包含吸收的CO2的使用过的洗涤液体通过管线(104)离开该吸收单元并被引入汽提单元(111)中，在其中将CO2从该洗涤液体中分离出来。分离出来的CO2通过管线(112)离开该汽提单元。CO2贫化的烟道气通过管线(105)离开该CO2吸收单元。
图1中所示的系统进一步包括水洗单元(106)。该水洗单元经设置以允许该离开该CO2吸收单元(101)的该CO2贫化的烟道气与洗涤水相接触。该洗涤水通过管线(107)供给至该水洗单元。在该水洗单元中，在离开该CO2吸收单元时该烟道气中残余的污染物被吸收到该洗涤水中。包含吸收的污染物的使用过的洗涤水通过管线(108)离开该水洗单元。CO2和污染物贫化的烟道气通过管线(109)离开该水洗单元(106)。该洗涤水可以通过再生器单元(110)循环，其中将污染物从该洗涤水中分离出去。
图2是常规基于胺的气体净化系统的示意图。该系统包括经设置以允许待净化的气流与一种或多种洗涤液体进行接触的吸收单元(201)。图2中所示的吸收单元包括CO2吸收部分(202)和水洗部分(203)。将待从中去除CO2的烟道气通过管线(204)供给至该吸收单元(201)。在该CO2吸收部分(202)中，该烟道气与包括胺化合物的第一洗涤液体接触，例如通过将该烟道气鼓泡通过所述第一洗涤液体或通过将该第一洗涤液体喷雾到该烟道气中。将该第一洗涤液体通过管线(205)供给至该吸收单元。在该CO2吸收部分(202)中，CO2从该烟道气中被吸收到该第一洗涤液体中。在该CO2吸收部分中的CO2贫化的烟道气然后进入该吸收单元的水洗部分(203)。该水洗部分(203)经设置以允许来自该CO2吸收部分(202)的该CO2贫化的烟道气与第二洗涤液体(通常是水)接触。该第二洗涤液体通过管线(206)供给至该吸收单元。在该水洗部分中，在离开该CO2吸收单元时该烟道气中残余的污染物被吸收到该第二洗涤液体中。CO2和污染物贫化的烟道气通过管线(207)离开该吸收单元。包含吸收的CO2和污染物的该使用过的第一和第二洗涤液体通过管线(208)离开该吸收单元。该使用过的第一和第二洗涤液体可以通过再生器单元(209)循环，其中将污染物和CO2从该洗涤水中分离出去。该分离出来的CO2通过管线(210)离开该系统。
在其实施方案中，本发明包括接触器装置，此处也称作水洗单元。该水洗单元可以经设置本身作为独立的操作单元，或作为主吸收单元(例如CO2吸收单元)的整合部分。在所有实施方案中，该水洗单元可以经设置作为并联或串联的多个装置或操作步骤。
将包括待去除的污染物的气流(例如烟道气)供给至该水洗单元。在该水洗单元中，该气流与洗涤水料流接触，例如通过将该烟道气鼓泡通过所述洗涤液体或通过将该洗涤液体喷雾到该气流中。在该水洗单元中，污染物从该气流中被以溶解态或固态吸收到该洗涤水中。
除了上述特征，该气体净化系统进一步包括在所述水洗单元上游的用于将CO2引入所述洗涤水料流中的机构。
在所有实施方案中，该CO2可以在该水洗单元上游的任意位置引入该洗涤水料流中，例如引到洗涤水供应中或引到连接洗涤水供应与该水洗单元的管线中或直接引到该水洗单元中。
在所有实施方案中，该用于引入CO2的机构可以适于在所述洗涤水中引入固态、液态、超临界流体或气态的CO2。引入该洗涤水中的该CO2可以通过在适合的温度和/或压力提供以保持在所需的物理形式。用于将该CO2保持在所需的物理形式的适合的温度和压力是本领域技术人员使用CO2压力-温度相图可以容易地确定的。
可以使用多种方法将该CO2引入该洗涤水中。用于将CO2引入所述洗涤水中的机构的实例包括但不局限于：用于将该洗涤水与固态的CO2相混合以将CO2溶解在该洗涤水中的混合单元、用于将该洗涤水与固态的CO2混合以允许CO2溶解在该洗涤水中的混合单元、和其中将气态CO2与该洗涤水接触(例如通过将该CO2鼓泡通过所述洗涤水或通过将该洗涤水喷雾到所述气态CO2中)的CO2吸收单元。
该用于将CO2引入所述洗涤水中的装置可以优选适于引入液态的CO2。液态的CO2可以例如通过喷嘴被引入该洗涤溶液中。
该用于将CO2引入所述洗涤水中的机构可以包括混合单元，例如混合腔，以确保CO2在该洗涤水中的均匀分布。可替代地或作为补充，在该洗涤水供应处或在连接洗涤水供应与该水洗单元的管线处可以设置用于确保CO2在该洗涤水中均匀分布的单独的混合单元。
在所述水洗单元上游的该用于将CO2引入所述洗涤水中的机构可以经设置以从任何适合的CO2供应或来源提供CO2。在用于从气流(例如烟道气或天然气)中分离CO2的工艺中，CO2可以从例如该净化系统中存在的CO2压缩机中循环。可替代地，CO2可以从其它来源得到并用于注入该洗涤水料流中。
该系统可以进一步包括用于测定和/或控制添加到该洗涤水料流中的CO2量的机构。所述用于测定和/或控制添加到该洗涤水料流中的CO2量的机构也可以是用于测定该气体净化系统中的其它值(例如表示该水洗单元中污染物的去除效率的值)的连接机构。这种设置允许调节引入该洗涤流中的CO2的量以在该水洗单元中达到最优化的污染物去除效率。
该水洗单元经设置以允许该污染的气流与洗涤液体(其通常是水)接触。该水洗单元可以例如包括吸收塔，例如填充床塔。该水洗单元可以优选经设置以逆流模式操作。作为实例，该水洗单元可以包括经设置以逆流模式操作的吸收塔，其中将该污染的气体在该塔的底部供给，该洗涤水在该塔的顶部供给，使得随着气体上升通过该塔，该气体与该洗涤水接触。该污染物贫化的气流在塔的顶部离开该塔，而包含从该气流中吸收的污染物的洗涤水在塔的底部离开该塔。在其中该水洗单元构成主吸收单元(例如CO2吸收单元)的整合部分或区域且其中该水洗部分或区域设置在CO2吸收部分或区域顶部的实施方案中，该逆流模式可能是尤其有利的。
上述涉及用于将CO2引入洗涤水的机构和方法的特征也可以应用于下面所述的具体实施方案。
图3是依照本发明的基于氨的气体净化系统的实施方案的示意图。该系统包括经设置以允许待净化的气流与包括氨的洗涤液体进行接触的CO2吸收单元(301)。将待将CO2从中去除的烟道气通过管线(302)供给至该CO2吸收单元(301)。在该CO2吸收单元中，该烟道气与包括氨的洗涤液体接触，例如通过将该烟道气鼓泡通过所述洗涤液体或通过将该洗涤液体喷雾到该烟道气中。将该包含氨的洗涤液体通过管线(303)供给至该CO2吸收单元。在该CO2吸收单元(301)中，CO2从该烟道气中被吸收到该洗涤液体中，例如通过形成溶解态或固态的铵的碳酸盐或碳酸氢盐。包含吸收的CO2的使用过的洗涤液体通过管线(304)离开该吸收单元并被引入汽提单元(311)中，在其中将CO2从该洗涤液体中分离出来。分离出来的CO2通过管线(312)离开该汽提单元。CO2贫化的烟道气通过管线(305)离开该CO2吸收单元。
图3中所示的系统进一步包括水洗单元(306)。该水洗单元经设置以允许该离开该CO2吸收单元(301)的该CO2贫化的烟道气与洗涤水接触。该洗涤水通过管线(307)供给至该水洗单元。在该水洗单元中，在离开该CO2吸收单元时该烟道气中残余的污染物被吸收到该洗涤水中。包含吸收的污染物的使用过的洗涤水通过管线(308)离开该水洗单元。CO2和污染物贫化的烟道气通过管线(309)离开该水洗单元(301)。该洗涤水可以通过再生器单元(310)循环，其中将污染物从该洗涤水中分离出去。
除了上述特征之外，图3中所示的系统进一步包括用于在所述水洗单元的上游将CO2引入所述洗涤水料流中的机构(313)。
在用于再生该洗涤液体的汽提单元(311)中将该吸收单元中从该烟道气中去除的CO2从该洗涤液体中分离出来。将分离的CO2通过管线(312)离开该汽提单元。将该汽提单元中分离出来的CO2的一部分引入待供给该水洗单元的洗涤水中。
图4是依照本发明的基于胺的气体净化系统的实施方案的示意图。该系统包括经设置以允许待净化的气流与一种或多种洗涤液体进行接触的吸收单元(401)。图4中所示的吸收单元包括CO2吸收部分(402)和水洗部分(403)。将待将CO2从中去除的烟道气通过管线(404)供给该吸收单元(401)。在该CO2吸收部分(402)中，该烟道气与包括胺化合物的第一洗涤液体接触，例如通过将该烟道气鼓泡通过所述第一洗涤液体或通过将该第一洗涤液体喷雾到该烟道气中。将该第一洗涤液体通过管线(405)供给至该吸收单元。在该CO2吸收部分(402)中，CO2从该烟道气中被吸收到该第一洗涤液体中。在该CO2吸收部分中的CO2贫化的烟道气然后进入该吸收单元的水洗部分(403)。该水洗部分(403)经设置以允许该离开该CO2吸收部分(402)的该CO2贫化的烟道气与第二洗涤液体(通常是水)接触。该第二洗涤液体通过管线(406)供给至该吸收单元。在该水洗部分中，在离开该CO2吸收部分时该烟道气中残余的污染物被吸收到该第二洗涤液体中。CO2和污染物贫化的烟道气通过管线(407)离开该吸收单元。包含吸收的CO2和污染物的该使用过的第一和第二洗涤液体通过管线(408)离开该吸收单元。该使用过的第一和第二洗涤液体可以通过再生器单元(409)循环，其中将污染物从该洗涤水中分离出去。
在用于再生该洗涤液体的再生器单元(409)中将该吸收单元中从该烟道气中去除的CO2从该洗涤液体中分离出来。将分离的CO2通过管线(410)离开该系统。将该再生器单元中分离出来的CO2的一部分引入待供给该水洗单元的洗涤水中。
除了上述特征之外，图4中所示的系统进一步包括用于在所述水洗单元的上游将CO2引入所述洗涤水料流中的机构(411)。
实施例
实施例1.用水去除NH 3 (对比例)
在具有图1所示的流程图的商业装置中，将来自燃煤发电厂的1.8×106Nm3/h的CO2贫化且冷却的烟道气的气流(5℃，略高于大气压，93％N2和Ar，1.8％CO2，4％O2)从基于氨的主CO2吸收单元送入水洗塔。
由该基于氨的CO2吸收单元中与氨水溶液接触得到的该气体包含约6000～7000ppmV(以体积计的百万份之份数)的NH3。在该水洗塔中，需要将该气流中的NH3含量降低到200ppmV或更低的水平，然后才能将该烟道气进一步送出。
在该水洗塔中，通过用600m3/h的水吸收去除该NH3，该水获自汽提单元并供给至该水洗塔的顶部，在其中其与在水洗塔底部供给的上升的烟道气逆流接触。在供给至该塔之前，通过冷却系统将该水冷却到5℃。
达到在烟道气流中200ppmV NH3的目标所需要的洗涤水量为600m3/h。
在水洗塔底部去除具有1～1.5wt％的NH3含量的废洗涤水并将其循环到汽提单元中。在该汽提单元中，通过用该汽提单元的再沸器产生的水蒸气的汽提从该洗涤水中分离出氨。该再沸器是使用该发电厂水蒸气循环获得的120吨/小时的水蒸气加热的。离开该汽提单元的水中的NH3贫化到低残余含量，例如约0.05wt％，并基本上不含CO2。
将离开该汽提单元的水循环用于该水洗塔中。
实施例2.用富集CO 2 的洗涤水去除NH 3
如实施例1所述进行实施例2，差别在于在CO2压缩机(如图3中所示)之后从该加压液态产物CO2(600吨/小时)中得到1～1.5吨/小时的CO2并将其注入该洗涤水冷却器和该水洗塔之间的冷洗涤水管线中。
CO2的注入提高了该洗涤水的吸收效率，使得将该烟道气流的氨含量降低到所需的200ppmV所需的洗涤水量从600(实施例1中不注入CO2所需要的)降低到480m3/h。因此，仅将480m3/h的废洗涤水送入该汽提器。供给至该汽提器再沸器的水蒸气量也能够成比例降低，即降低20％到96吨/小时。因此，本发明产生了相当于24吨水蒸气/小时的节能。
实施例3.用水去除胺化合物(对比例)
在具有图2所示的流程图的商业装置中，将来自燃煤发电厂的210万Nm3/h的烟道气(略高于大气压，72％N2和Ar，14％CO2，3～4％O2)送入胺吸收单元，其装备有作为主部分的CO2吸收部分和作为顶部部分的整合的水洗部分。
在该CO2吸收部分中，通过包括水和胺化合物或胺化合物混合物的混合物的溶液吸收90％的CO2。
由该CO2吸收单元中与胺水溶液接触得到的来自该CO2吸收部分到达该水洗部分的烟道气包含约80ppmV的胺。由于与烟道气中存在的氧气的不合意的副反应，少部分胺将降解以生成少量的挥发性降解产物，例如氨和丙酮，其也可能以小浓度存在于来自该主CO2吸收部分的气体中。作为实例，在European Castor试验装置(pilot)中，在该胺吸收单元下游的经处理的气体中测量到高达100ppmV的氨浓度。
该水洗部分的目的是将所述(一种或多种)胺化合物的含量降低到不超过2ppmV的残余水平并将该降解产物的含量降低到环境可接受的水平(例如对于氨＜10ppmV)。该水洗的目的也是回收该胺化合物用于循环目的。
达到胺化合物和降解产物的该目标含量所需的洗涤水的量为320m3/h。
通过用洗涤水吸收去除该胺和其它痕量的污染物，该水获自该再生器的塔顶冷凝系统，将其冷却并泵送到该水洗部分的顶部。在该水洗部分中的废洗涤水向下流动到该主CO2吸收部分并与富含胺化合物的溶液相结合并送入再生器，在其中回收该胺。
实施例4.用富集CO 2 的洗涤水去除胺化合物
如实施例3所述进行实施例4，差别在于在CO2压缩机(如图4中所示)之后从该加压液态产物CO2(600吨/小时)中得到1～2吨/小时的CO2并将其注入该再生器塔顶系统和该水洗塔之间的洗涤水管线中。
CO2的注入提高了该洗涤水的吸收效率，使得将残余胺的含量降低到所需的2ppmV并将该氨含量降低到小于10ppmV所需的洗涤水量从320(实施例3中不注入CO2所需要的)降低到260m3/h。

Claims (20)

1.用于从气流中去除污染物的方法，包括以下步骤：
a)将CO2引入洗涤水料流中以得到富集CO2的洗涤水；和
b)将所述富集CO2的洗涤水与包含待去除的污染物的该气流接触以允许将该污染物吸收到该富集CO2的洗涤水中。
2.权利要求1的方法，其中该污染物中的至少一种是碱性化合物。
3.权利要求2的方法，其中该污染物的至少一种选自由氨和胺化合物构成的组，优选为氨。
4.前述权利要求中任一项的方法，其中该富集CO2的洗涤水包括0.01～5wt％的CO2，优选0.01～2wt％的CO2，优选0.01～1wt％的CO2。
5.前述权利要求中任一项的方法，其中在步骤a)中引入该洗涤水料流中的该CO2是液态的。
6.前述权利要求中任一项的方法，其中步骤b)是以逆流模式进行的。
7.前述权利要求中任一项的方法，其中步骤b)是在填充床塔中进行的。
8.前述权利要求中任一项的方法，其中在步骤a)中引入该洗涤水料流中的CO2是由用于从气流中去除CO2的工艺得到的。
9.权利要求8的方法，其中所述用于从气流中去除CO2的工艺包括用包括氨或胺化合物，优选氨，的液体洗涤所述气流的步骤。
10.前述权利要求中任一项的方法，其中在步骤b)中包含待去除的污染物的气流是由用于去除CO2的工艺得到的产物，在步骤a)中引入该洗涤水料流中的该CO2是由所述用于去除CO2的工艺得到的。
11.用于从气流中去除污染物的方法，包括以下步骤：
a)从富含CO2的气流中去除CO2以得到贫CO2的气流；
b)将步骤a)中从所述富含CO2的气流中去除的CO2引入洗涤水料流中以得到富集CO2的洗涤水；和
c)将所述富集CO2的洗涤水与步骤a)中得到的该贫CO2的气流接触以使该贫CO2的气流中的污染物吸收到该富集CO2的洗涤水中。
12.权利要求11的方法，进一步如权利要求2～7中任一项所限定。
13.气体净化系统，包括经设置以接收气流并将其与洗涤水料流接触的第一接触器装置，其特征在于所述系统包括在所述接触器装置上游的用于将CO2引入所述洗涤水料流中的机构。
14.权利要求13的气体净化系统，其中所述用于引入CO2的机构适于引入液态的CO2。
15.权利要求13或14的气体净化系统，进一步包括经设置用于接收富含CO2的气流并将其与包括氨或胺化合物的液体接触以产生贫CO2的气流的第二接触器装置，其中所述第一接触器装置经设置用于接收所述贫CO2的气流并将其与洗涤水料流接触，其特征在于所述系统包括在所述第一接触器装置上游的用于将CO2引入所述洗涤水料流中的机构。
16.权利要求15的气体净化系统，其中所述用于将CO2引入所述洗涤水料流中的机构适于在所述第一接触器装置的上游将该第二接触器装置中从该富含CO2的气流中去除的CO2引入该洗涤水料流中。
17.富集CO2的洗涤水用于在气体净化系统中从气流中去除碱性污染物的用途。
18.权利要求17的用途，其中该富集CO2的洗涤水包括0.01～5wt％的CO2，优选0.01～2wt％的CO2，优选0.01～1wt％的CO2。
19.权利要求17～18中任一项的用途，其中该富集CO2的洗涤水是通过将液态的CO2引入洗涤水中而得到的。
20.权利要求17～19中任一项的用途，其中所述气体净化系统是用于通过将气流与包括氨或胺化合物的液体接触从所述气流中去除CO2的系统。
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