CN103229012B - 用于液化来自燃烧设备的烟道气的方法和设备 - Google Patents

用于液化来自燃烧设备的烟道气的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN103229012B
CN103229012B CN201180012146.2A CN201180012146A CN103229012B CN 103229012 B CN103229012 B CN 103229012B CN 201180012146 A CN201180012146 A CN 201180012146A CN 103229012 B CN103229012 B CN 103229012B
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid
level
pressure
flue gas
expand
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201180012146.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103229012A (zh
Inventor
O.施塔尔曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Technology GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Technology AG filed Critical Alstom Technology AG
Publication of CN103229012A publication Critical patent/CN103229012A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103229012B publication Critical patent/CN103229012B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • F25J3/063—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream
    • F25J3/067—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream separation of carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/50—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/70—Flue or combustion exhaust gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/80—Separating impurities from carbon dioxide, e.g. H2O or water-soluble contaminants
    • F25J2220/82—Separating low boiling, i.e. more volatile components, e.g. He, H2, CO, Air gases, CH4
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/80—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/80—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/90—Hot gas waste turbine of an indirect heated gas for power generation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2260/00—Coupling of processes or apparatus to other units; Integrated schemes
    • F25J2260/80—Integration in an installation using carbon dioxide, e.g. for EOR, sequestration, refrigeration etc.
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/02—Internal refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/04—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/32—Direct CO2 mitigation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

一种用于如描述的那样以降低的能耗和稳定的特性来从烟道气中产生液态CO2的方法和装置。

Description

用于液化来自燃烧设备的烟道气的方法和设备
背景
本公开涉及用于液化包含在烟道气中的CO2的方法和装置。
从燃烧烟道气中产生CO2的大多数低温方法使用具有两个或更多个分离级的传统分离方案。在图1中，这种设备显示为框图。
在图1和2中，在烟道气流以及CO2的各点处的温度和压力由所谓的旗标指示。下面在表中对属于各个旗标的温度和压力进行汇编。对本领域技术人员显而易见的是，这些温度和压力意图为示例。它们可取决于烟道气的成分、环境温度和液态CO2的要求的纯度而改变。
烟道气在第一压缩机1中被压缩。这个压缩可为多级压缩过程，其中，各个压缩级之间有冷却器和水分离器(未显示)从烟道气中分离出大部分水蒸汽(相应地，水)。
在图1中，烟道气流标有参考标号3。当被第一压缩机1排出时，烟道气具有显著地高于环境温度的温度，并且然后被第一冷却器5冷却到大约13℃。压力为大约35.7巴。
通过适当的干燥过程，例如在干燥机7中干燥吸附，仍然包含在烟道气流3中的水分从水中脱离出来，并且随后被传送到第一分离级9。这个第一分离级9包括第一热交换器11和第一分离鼓13。第一热交换器11用于冷却烟道气流3。由于这个冷却，包含在烟道气流3中的CO2发生部分冷凝。因此，烟道气流3作为两相混合物而进入第一分离鼓13。在那里借助于重力来分离烟道气流的液相和气相。在第一分离鼓中，压力为大约34.7巴，并且温度为-19℃(参看旗标编号5)。
在第一分离鼓13的底部处，液态CO2被抽出，并且通过第一减压阀15.1而膨胀到大约18.4巴的压力(参看参考编号3.1)。这会产生介于-22℃和-29℃之间的温度的CO2(参看旗标编号10)。烟道气的部分CO2流3.1在第一热交换器11中被烟道气流3加热且蒸发。在第一热交换器11的出口处，部分流3.1具有大约25℃的温度和大约18巴的压力(参看旗标编号11)。
当随后在第一分离鼓13的头部处抽出第二部分流3.2时，变得清楚的是，从第一分离鼓13中以气态抽出的这个部分流3.2在第二热交换器17中冷却且部分地冷凝。之后，还作为两相混合物而存在的这个部分流3.2被传送到第二分离鼓19。第二热交换器17和第二分离鼓19是第二分离级21的主要构件。
在第二分离鼓19中，在部分流3.2的液相和气相之间再次发生由重力支持的分离。在第二分离鼓19中，存在大约34.3巴的压力和大约-50℃的温度(参看旗标编号11)。
第二分离鼓19中的气相(即所谓的废气23)在第二分离鼓19的头部处被抽出，在第二减压阀15.2中膨胀到大约17巴，使得其冷却到大约-54℃。
在图中，废气标有参考标号23。废气23流过第二热交换器17，从而冷却逆流中的烟道气3.2。
在第二分离鼓19的底部处，液态CO2被抽出，并且在第三减压阀15.3中膨胀到大约17巴，使得其也达到-54℃的温度(参看旗标编号7a)。这个部分流3.3也被传送到第二热交换器17。在其中，液态CO2的一部分蒸发，并且部分流3.3.1被从第二热交换器19中抽出，在第四减压阀15.4中膨胀到大约5巴至10巴，使得这里也达到-54℃的温度(参看旗标编号7b)，并且再次被传送到第二热交换器17。
在部分流3.3.1流过第二热交换器17之后，部分流3.3.1与部分流3.3聚集在一起，并且被传送到第一热交换器11。在第一热交换器11的入口处，这个部分流具有大约5巴至10巴的压力，以及-22℃至-29℃的温度(参看旗标编号14)。
这个部分流3.3在第一热交换器11中吸收热，使得在第一热交换器11的出口处，部分流3.3具有大约-7℃的温度，以及大约5巴至10巴的压力。第三部分流3.3在第一压缩机级处被传送到第二压缩机25，而具有大约18巴的压力的部分流3.1则被传送到在图1中显示的三级压缩机25处的第二压缩机级。
在图1中未显示在第二压缩机25的各级之间的中间冷却器和用于经压缩的CO2的后冷却器。
在第二压缩机25的出口处，经压缩的CO2具有介于60巴和110巴之间的压力，以及80℃至130℃的温度。在后冷却器(未显示)中，CO2冷却到环境温度。
如有必要，CO2可或者直接馈送到管道中，或者被液化且从第一CO2泵27传送到例如管道(未显示)中。第一CO2泵27使液态CO2的压力升高到管道中给定的压力。
回到废气23，可看到废气流过第二热交换器17和第一热交换器11，从而从烟道气流3中吸收热。在第一热交换器11的出口处，废气具有大约26℃至30℃的温度，以及大约26巴的压力(参看旗标编号16)。
为了最大程度地提高能量回收，已知的是，用废气过热器29使废气23过热，并且然后将废气23传送到膨胀涡轮31或任何其它膨胀机。在其中，机械能被回收，而且之后，废气以大致对应于环境压力的低压排到外界中。
借助于图1所描述的用于液化CO2的设备较简单且运行起来没有问题。用于从例如由化石提供燃料的动力装置的烟道气中产生液态CO2的这个方法和这个设备的缺点在于其高能量需求，这对动力装置的净效率程度有负面影响。
概述
本发明提供一种用于液化包含在烟道气中的CO2的方法和设备，其以降低的能量需求运行，并且从而提高动力装置的净效率程度。
同时，该方法简单，并且运行技术有利地可控，以便保证稳定可靠且无故障的运行。
根据本发明的实施例，通过这样的方式来实现这些优点，即，在液态CO2的部分流3.2离开第二热交换器17之后，将具有大约16.5巴的压力和-47℃的温度的部分流3.2传送到第三分离鼓。这里再次发生液相和气相的分离，并且液相的相当大的部分的压力在第二CO2泵中提高(参看旗标编号7e)，之后膨胀，并且因而可在第二热交换器中用于冷却。但是，这个部分流必须膨胀到仅20巴，使得其可与液相一起从第一分离鼓传送到第一热交换器，并且之后被传送到第二压缩机的第二压缩机级。
此方法的一个优点在于，存在于最后的分离级处的液态CO2中的仅较小部分的液态CO2必须膨胀到5巴至10巴的压力。相当可行的是，使液态CO2的相当大的部分膨胀到大约18巴的压力，使得这个增压部分可喷射到第二压缩机的第二压缩级中。这会导致第二压缩机25的所需功率有相当大的降低，这对改进上游动力装置的净效率程度有直接作用。这也适用于方法权利要求8至10。在下面结合图2来阐明从属权利要求的优点。
附图简述
参照附图，其中，相同项目在各图中以相同的方式编号：
图1描绘了根据现有技术的、用于从烟道气中液化CO2的设备；以及
图2描绘了根据本发明的、用于CO2液化的设备的实施例。在图2中，相同构件标有相同的参考标号。关于图1的陈述对应地也适用。
详细描述
参照图2，在第一压缩机1、第一冷却器5、干燥机7、第一热交换器11和第一分离鼓13中对烟道气流3的处理完全如借助于图1所描述的那样进行。而且，气相3.2如图1中阐明的那样在第一分离鼓13的头部处被抽出，输送通过第二热交换器17，并且然后被传送到第二分离鼓19。部分流3.2的两个相(液相和气相)在第二分离鼓19中分成废气流23和液态CO2。在第二分离鼓19的底部处，这个部分流被抽出，并且具有诸如图1中的参考标号3.3。
如已经借助于图1而阐明的那样，部分流3.3在第三减压阀15.3中膨胀到15.5巴的压力，从而冷却到-54℃。部分流3.3流过第二热交换器17，从而从烟道气的部分流3.2中吸收热，并且以大约-47℃的温度(参看旗标编号8)进入且被传送到第三分离鼓33。
在那里，部分地液态和部分地气态的CO2具有大约16.5巴的压力和-47℃的温度(参看旗标编号9)。
在第三分离鼓33的头部处，气相被抽出，并且在第四减压阀15.4中膨胀。在第三分离鼓33的头部处被抽出的气态部分流在图2中标有参考标号3.4。在第三分离鼓33的根部处，较少的液态部分流3.5被抽出，并且在减压阀15.5中膨胀。随后部分流3.4和3.5再次聚集在一起。然后它们具有大约5巴至10巴的压力和-54℃的温度(参看旗标编号7d)。
第二CO2泵35使存在于第三分离鼓33中的液态CO2到达第六部分流3.6中的大约20巴至23巴的提高的压力水平(参看旗标编号7e)。
在第六减压阀15.6中，已经液化的CO2至此膨胀到大约20巴的压力，温度为-45℃。利用这个部分地液态、部分地气态的CO2，冷却第二热交换器17中的烟道气流3.2。因为部分流3.6的入口温度高于废气23以及部分流3.3的入口温度，所以部分流3.2首先被部分流3.6冷却。因而即使在这个较高温度为-47℃的情况下从部分流3.2中吸收热也是可行的。而且在图2中，可在图中明确地看清这一点。
部分流3.2在温度为大约-22℃至-29℃的情况下离开第二热交换器17，并且与之前从第一分离鼓13中抽出的部分流3.1聚集。因为第一分离鼓13中存在大约34.5巴的压力，所以来自第一分离鼓13的液态部分流3.1在第七减压阀15.7中膨胀到大约20巴。聚集在一起的这两个部分流3.1和3.6在温度为大约-22℃至-29℃(参看旗标编号10)的情况下进入第一热交换器11，从而从烟道气流3中吸收热。它们在温度为大约25℃且压力为大约18巴的情况下离开第一热交换器(参看旗标编号11)，并且从而可被传送到第二压缩机25的第二压缩级。
因为部分流3.1和3.6可被传送到第二压缩机25的第二压缩级，所以必须传送到第二压缩机25的第一压缩级的部分流3.3对应地被减少。因此，第二压缩机25所需的功率较小。这对根据本发明的设备的能量需求有正面作用。
不仅可在废气23离开第一热交换器11之后在废气过热器19中使废气23过热方面，而且还可在废气23在膨胀涡轮31中膨胀之后将其再次传送到第二热交换器17方面看到降低CO2液化装置的能量需求的第二个可能性。在过热之后，废气具有大约80℃至大约100℃的温度，以及大约26巴的压力(参看旗标编号17)。通过在膨胀机31中膨胀，压力下降到2.3巴，并且废气达到-54℃的温度。因而，废气可再一次帮助冷却烟道气流3(相应地，部分流3.2)。之后，废气可以低的压力和大致环境温度排到外界。对废气23执行多级膨胀和过热(未显示在图2中)也是可行的。
这也会使根据本发明的设备的能量需求有相当大的降低，因为一方面，废气23较大程度地帮助冷却烟道气流3(相应地，部分流3.2)，并且膨胀机31产生机械功，机械功例如可用于驱动第一压缩机1或第二压缩机25。总而言之，可以说，除了有相当多的优点之外，但是根据本发明的方法和执行根据本发明的方法所需的用于CO2液化的设备在它们的设计上仍然较简单。
另外的优点在于，部分流3.6膨胀到这样的压力，即，在该压力的情况下，使部分流3.6与作为液相被从第一分离鼓13中抽出的部分流3.1聚集在一起是可行的。所以，可使这两个部分流达到共同的压力和温度水平，并且将它们传送到第二压缩机的第二压缩级。
此外，这个装备明确地改进了对烟道气冷凝的控制。利用对CO2泵35上的流率的调节，用于热传递的驱动力(即对数平均温差(LMTD))有所改变。照这样，可调节第二分离级21的性能。当在接近CO2的升华点和冻结点的冷凝温度处运行时，这尤其重要。
为了最大程度地提高所描述的作用，通过使排气在膨胀之后，在其释放到大气之前再循环到冷箱至少一次，来提高在分离中从废气中回收的热。
旗标、压力和温度表
旗标号 温度，大约[℃] 压力，大约[巴]
1 13 35.7
2 13 35
3 - -
4 - -
5 -19 34.7
6 -50 34.3
7 -53℃ 5至10
7a -54 27
7b -54 5至10
7c -54 15.5
7d -54 5至10
7e -45 ≈20至23
7f -45 20
8 -47 16.5
9 -47 16.5
10 -22至-29 18.4
11 25 18
12 -7 5-10
13 -22至-29 20
14 -22至-29 5-10
15 -
16 26至30 26
17 80至100 25.8
18 -54 2.3
19 80至130 60至110
温度容差为± 5℃ 压力容差为±5巴
虽然参照一定数量的优选实施例来描述本发明，但本领域技术人员将理解的是，可在不偏离本发明的范围的情况下做出各种修改，而且等效物可代替本发明的元件。另外，可在不偏离本发明的实质范围的情况下作出许多改良，以使具体情况或材料适于本发明的教导。因此，意图的是本发明不限于被公开为为了执行本发明而构想的最佳模式的特定实施例，相反，本发明将包括落在所附权利要求的范围内的所有实施例。此外，对用语“第一”、“第二”等的使用不表示任何顺序或重要性，而是相反，用语“第一”、“第二”用来区分一个元件与另一个元件。

Claims (12)

1.一种用于从燃烧烟道气中产生液态CO2的方法，其中，所述烟道气在至少两个分离级(9，21)中部分地冷凝，所述至少两个分离级(9，21)由经膨胀废气(23)和经膨胀液态CO2(3.1，3.3)冷却，以及其中，所述经膨胀CO2在经过最后的分离级(21)之后在额外的分离鼓(33)中分离成液态CO2和气态CO2，以及其中，所述额外的分离鼓(33)的液态CO2的一部分和气态CO2膨胀到第一压力水平(旗标7d)，而所述液态CO2的其余部分(3.6)的压力升高到第二压力水平(旗标7e)且膨胀(旗标7f)，以冷却所述最后的分离级(21)中的CO2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液态CO2的其余部分(3.6)膨胀到大约15巴至25巴的压力。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述液态CO2的其余部分(3.6)膨胀到20巴的压力(旗标13)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，来自最后之前的分离级(9)的液态CO2(3.1)膨胀到所述液态CO2的其余部分(3.6)的压力，并且来自最后之前的分离级(9)的液态CO2(3.1)和所述液态CO2的其余部分(3.6)在所述最后之前的分离级(9)中用于冷却目的。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，来自最后之前的分离级(9)的液态CO2(3.1)和所述液态CO2的其余部分(3.6)馈送到第二压缩机(25)的第二级或第三级。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烟道气在第一压缩机(1)中压缩，在第一冷却器(5)中冷却，并且/或者在进入第一分离级(9)之前，在干燥机(7)中干燥。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，来自所述最后的分离级(21)的废气(23)膨胀到大约17巴，并且在进入所述最后的分离级(21)的热交换器(17)之前，产生大约-54℃的温度。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述废气(23)经过所有分离级(21，9)之后，使所述废气(23)在过热器(29)中过热，并且在膨胀机(31)中膨胀，并且随后再次馈送到所述最后的分离级(21)的热交换器(17)。
9.一种用于利用权利要求1-8中任一项所述的方法从燃烧烟道气中产生液态CO2的装置，其中，所述烟道气(3)在至少两个分离级(9，21)中部分地冷凝，所述装置包括若干个减压阀(15)、第二CO2泵(35)、额外的分离鼓(33)和第二多级压缩机(25)。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，各个分离级(9，21)包括热交换器(11，17)和用于从气态CO2中分离出液态CO2的分离鼓(13，19)。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括至少一个膨胀机(31)和/或一个废气过热器(29)。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括第一压缩机(1)、第一冷却器(5)和干燥机(7)。
CN201180012146.2A 2010-03-03 2011-02-11 用于液化来自燃烧设备的烟道气的方法和设备 Active CN103229012B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10002158.3 2010-03-03
EP10002158.3A EP2365265B1 (en) 2010-03-03 2010-03-03 Method and installation for separating carbon dioxide from flue gas of combustion plants
PCT/IB2011/000263 WO2011107840A2 (en) 2010-03-03 2011-02-11 Method and installation for liquefying flue gas from combustion installations

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103229012A CN103229012A (zh) 2013-07-31
CN103229012B true CN103229012B (zh) 2016-03-09

Family

ID=42801073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180012146.2A Active CN103229012B (zh) 2010-03-03 2011-02-11 用于液化来自燃烧设备的烟道气的方法和设备

Country Status (14)

Country Link
US (1) US9777961B2 (zh)
EP (1) EP2365265B1 (zh)
JP (1) JP2013521462A (zh)
KR (1) KR101473679B1 (zh)
CN (1) CN103229012B (zh)
AU (1) AU2011222674B2 (zh)
BR (1) BR112012022113A2 (zh)
CA (1) CA2791454C (zh)
IL (1) IL221694A0 (zh)
MA (1) MA34093B1 (zh)
MX (1) MX2012010202A (zh)
RU (1) RU2558729C2 (zh)
TW (1) TWI516723B (zh)
WO (1) WO2011107840A2 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2489396B (en) * 2011-02-25 2018-08-22 Costain Oil Gas & Process Ltd Process and apparatus for purification of carbon dioxide
US20150362187A1 (en) 2014-06-16 2015-12-17 Alstom Technology Ltd Gas processing unit and method of operating the same
US9791852B2 (en) 2014-08-21 2017-10-17 General Electric Technology Gmbh Apparatus and method for controlling at least one operational parameter of a plant
FR3123969B1 (fr) * 2021-06-09 2023-04-28 Air Liquide Procédé de séparation et de liquéfaction du méthane et du dioxyde de carbone avec pré-séparation en amont de la colonne de distillation
FR3123967B1 (fr) * 2021-06-09 2023-04-28 Air Liquide Procédé de séparation et de liquéfaction du méthane et du dioxyde de carbone avec solidification du dioxyde de carbone à l’extérieur de la colonne de distillation.
FR3123973B1 (fr) * 2021-06-09 2023-04-28 Air Liquide Purification cryogénique de biogaz avec pré-séparation et solidification externe de dioxyde de carbone
FR3123971B1 (fr) * 2021-06-09 2023-04-28 Air Liquide Purification cryogénique de biogaz avec soutirage à un étage intermédiaire et solidification externe de dioxyde de carbone.
WO2023202798A1 (en) 2022-04-21 2023-10-26 Nuovo Pignone Tecnologie - S.R.L. Low-emission power generation system and method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2918579B1 (fr) * 2007-07-13 2010-01-01 Air Liquide Procede de purification d'un gaz contenant du co2 par integration d'unite de purification par adsorption

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5233837A (en) * 1992-09-03 1993-08-10 Enerfex, Inc. Process and apparatus for producing liquid carbon dioxide
US6212906B1 (en) 2000-02-16 2001-04-10 Praxair Technology, Inc. Cryogenic reflux condenser system for producing oxygen-enriched air
FR2884305A1 (fr) * 2005-04-08 2006-10-13 Air Liquide Procede de recuperation et liquefaction du co2 contenu dans un gaz pauvre en co2
EP1715267A1 (en) * 2005-04-22 2006-10-25 Air Products And Chemicals, Inc. Dual stage nitrogen rejection from liquefied natural gas
US20100018248A1 (en) * 2007-01-19 2010-01-28 Eleanor R Fieler Controlled Freeze Zone Tower
US7850763B2 (en) * 2007-01-23 2010-12-14 Air Products And Chemicals, Inc. Purification of carbon dioxide
US8268050B2 (en) * 2007-02-16 2012-09-18 Air Liquide Process & Construction, Inc. CO2 separation apparatus and process for oxy-combustion coal power plants
US8080090B2 (en) * 2007-02-16 2011-12-20 Air Liquide Process & Construction, Inc. Process for feed gas cooling in reboiler during CO2 separation
US9109831B2 (en) * 2007-07-11 2015-08-18 AIR LIQUIDE GLOBAL E&C SOLUTIONS US Inc. Process and apparatus for the separation of a gaseous mixture

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2918579B1 (fr) * 2007-07-13 2010-01-01 Air Liquide Procede de purification d'un gaz contenant du co2 par integration d'unite de purification par adsorption

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011107840A3 (en) 2012-10-26
BR112012022113A2 (pt) 2016-10-25
CN103229012A (zh) 2013-07-31
RU2558729C2 (ru) 2015-08-10
TWI516723B (zh) 2016-01-11
RU2012142004A (ru) 2014-04-10
EP2365265A1 (en) 2011-09-14
CA2791454C (en) 2015-07-21
MX2012010202A (es) 2012-12-05
EP2365265B1 (en) 2018-10-31
JP2013521462A (ja) 2013-06-10
AU2011222674A1 (en) 2012-09-27
US9777961B2 (en) 2017-10-03
KR101473679B1 (ko) 2014-12-17
CA2791454A1 (en) 2011-09-09
TW201144703A (en) 2011-12-16
MA34093B1 (fr) 2013-03-05
US20130167583A1 (en) 2013-07-04
IL221694A0 (en) 2012-12-02
KR20120132635A (ko) 2012-12-06
WO2011107840A2 (en) 2011-09-09
AU2011222674B2 (en) 2015-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103229012B (zh) 用于液化来自燃烧设备的烟道气的方法和设备
CN103097843B (zh) 利用单级膨胀和用于高压蒸发的泵的co2节能制备
CN103038590B (zh) 用于液化来自燃烧设施的烟道气的方法和设施
CN103582792B (zh) 用于天然气液化的方法
US8104259B2 (en) Method and system for reducing power plant emissions
JP2006513391A (ja) 冷凍方法および液化天然ガスの製造
KR101983343B1 (ko) 이산화탄소 응축을 위한 방법 및 시스템
WO2020205750A1 (en) Co2 separation & liquefaction system and method
AU2011244078A1 (en) Method and installation for liquefying flue gas from combustion installations
JP2013521462A5 (zh)
US20190264978A1 (en) System for treating and cooling a hydrocarbon stream
US20170241707A1 (en) Method for the capture of carbon dioxide through cryogenically processing gaseous emissions from fossil-fuel power generation

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C56 Change in the name or address of the patentee
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Baden, Switzerland

Patentee after: ALSTOM TECHNOLOGY LTD

Address before: Baden, Switzerland

Patentee before: Alstom Technology Ltd.