CN108027200B - 用于从烟道气体中分离二氧化碳的方法和系统 - Google Patents

用于从烟道气体中分离二氧化碳的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本文公开的主题的实施例涉及用于从烟道气体中分离二氧化碳以产生高纯度二氧化碳产品的方法和系统。

Description

用于从烟道气体中分离二氧化碳的方法和系统
技术领域
本文公开的主题的实施例涉及用于从烟道气体中分离二氧化碳的方法和系统。例如，该方法和系统可用来从化石燃料(诸如煤或石油)在发电站中燃烧以发电的期间产生的烟道气体中分离二氧化碳且然后螯合二氧化碳。
背景技术
EP 2 381 198公开了一种用于从烟道气体中分离二氧化碳的方法。
根据EP 2 381 198，烟道气体首先被压缩和预处理，例如以冷却它且去除水。烟道气体然后传送通过一系列热交换器(所谓的冷箱)，在其中，烟道气体分离成富二氧化碳流和贫二氧化碳流，它们然后被供应到蒸馏柱中。
在蒸馏柱处，不可冷凝的气体(例如，氮气、氩气等)和二氧化碳液体被分离。
在膨胀阀中膨胀之后，不可冷凝的气体传送通过热交换器(冷箱)，以冷却它们。
二氧化碳液体进一步在再沸器中纯化，在这里，不可冷凝的气体进一步与二氧化碳液体分离且被去除。在这方面，来自蒸馏柱的二氧化碳液体传送通过再沸器的冷侧，且来自高压压缩机的已经纯化的二氧化碳传送通过再沸器的暖侧。
来自再沸器的暖侧和再沸器的冷侧两者的二氧化碳液体然后收集在缓冲鼓中。
来自缓冲鼓的二氧化碳液体被膨胀且传送通过热交换器(冷箱)，以冷却它们。
在缓冲鼓处，二氧化碳可进行蒸发，因为通过缓冲鼓的表面进行了热交换。另外，由于来自再沸器的冷侧的二氧化碳液体的温度(例如大约0℃)和来自再沸器的暖侧的二氧化碳液体的温度(例如大约3℃)不同；所以这些不同的温度导致较冷的二氧化碳液体逆着较暖的二氧化碳液体而加热，从而导致蒸发的风险。
因而，需要一种系统和方法，其抑制二氧化碳液体在二氧化碳液体与其它不可冷凝的气体分离之后蒸发的风险。
发明内容
在一个实施例中，一种用于从烟道气体中分离二氧化碳的系统和方法，包括压缩机且压缩烟道气体且然后在至少热交换器中冷却压缩烟道气体，使富二氧化碳液体与贫二氧化碳气体分离，将富二氧化碳液体和贫二氧化碳气体供应到蒸馏柱中，在蒸馏柱中使不可冷凝的气体与二氧化碳液体分离，在再沸器的冷侧处加热二氧化碳液体(CDL)从而产生纯化二氧化碳液体(PCDL)，使纯化二氧化碳液体(PCDL)膨胀且将膨胀的二氧化碳液体(ECDL)供应到热交换器以进行冷却，将膨胀的二氧化碳液体(ECDL)从热交换器供应到高压压缩机以产生压缩二氧化碳蒸气(CCDV)，将压缩二氧化碳蒸气(CCDV)的一部分从高压压缩机供应到再沸器的暖侧从而产生经冷却的二氧化碳液体(CCDL)，使经冷却的二氧化碳液体(CCDL)膨胀且将经冷却的二氧化碳液体(CCDL)传送通过热交换器以进行冷却。纯化二氧化碳液体(PCDL)和经冷却的二氧化碳液体(CCDL)直接发送到至少热交换器。
附图说明
参照附图，在阅读非限制性实施例的以下描述之后，将更好地理解本文描述的主题，其中下面：
图1示出用于从烟道气体中分离二氧化碳的系统和方法的实施例。
具体实施方式
本文公开的创造性主题的一个或多个实施例提供一种用于从烟道气体中分离二氧化碳的系统和方法，包括压缩机2，其通常之后是预处理单元，诸如干燥器和/或冷却器和/或其它(未显示)。在压缩机2下游，提供一个或多个热交换器(在附图中，显示两个热交换器3a和3b串联连接)。热交换器3a, 3b布置成冷却烟道气体(FG)和分离富二氧化碳液体与贫二氧化碳气体。
在一个实施例中，在第一热交换器3a中冷却的烟道气体产生流4，其供应给分离器5，以产生富二氧化碳液体6流和贫二氧化碳气体7流。
富二氧化碳液体流6供应到蒸馏柱8中，而贫二氧化碳气体7进一步供应到第二热交换器3b中。
从第二热交换器3b抽取流9且流9供应到蒸馏柱8中。
经由管道11从蒸馏柱8的顶部抽取原来包含在烟道气体中的不可冷凝的气体且使其在膨胀阀12中膨胀以进行冷却。因而，膨胀的不可冷凝的气体传送通过热交换器3b和3a以冷却它们。
二氧化碳液体收集在蒸馏柱8的底部处且发送到再沸器14，再沸器具有冷侧和暖侧。特别地，二氧化碳液体在再沸器14的冷侧处加热，因而产生纯化二氧化碳液体(PCDL)流。
在这方面，管线15将蒸馏柱8连接到再沸器14的冷侧。管道16使纯化二氧化碳液体移离再沸器14的冷侧且管线17使残余不可冷凝的气体和二氧化碳的混合物从再沸器14的冷侧回到蒸馏柱8中。
系统进一步具有用于使纯化二氧化碳液体膨胀的一个或多个第一膨胀阀，以及用于将膨胀的二氧化碳ECDL液体供应到一个或多个热交换器3a, 3b以冷却它们的分支。
在图1的实施例中，系统设有用于使纯化二氧化碳液体PCDL膨胀的两个第一膨胀阀20, 21，以及用于将膨胀的二氧化碳液体ECDL供应到两个热交换器3a, 3b的分支22,23。分支22, 23连接到管道16上。
优选还提供进一步的管道，以使不可冷凝的气体和膨胀的二氧化碳液体从一个热交换器(例如3b)到达另一个(例如3a)，以用相同的不可冷凝的气体和二氧化碳液体冷却不止一个热交换器。
另外，提供高压压缩机25(例如，多级类型，可能具有中间冷却)和管道；管道用于将膨胀的二氧化碳液体ECDL从一个或多个热交换器3a, 3b供应到高压压缩机25，在这里，膨胀的二氧化碳液体被压缩而产生压缩二氧化碳蒸气CCDV。
在图的示例中，提供管道26, 27来将膨胀的二氧化碳液体从热交换器3a, 3b发送到高压压缩机25。
另外，还提供管道30来将压缩二氧化碳蒸气CCDV的第一部分从高压压缩机25供应到再沸器14的暖侧，从而产生经冷却的二氧化碳液体CCDL。
来自高压压缩机25的压缩二氧化碳蒸气的另一部分(可能进一步压缩)经由管道31发送，以进行存储或泵送或其它用途。
从再沸器14的暖侧排出的经冷却的二氧化碳液体CCDL在第二膨胀阀33中膨胀且经由管道34发送到热交换器3a, 3b中的一个或两者，诸如例如仅仅热交换器3a，以进行冷却。
在优选实施例中，第二膨胀阀33布置来使经冷却的二氧化碳液体CCDL膨胀到一定压力，该压力导致(由于膨胀)其温度与一个膨胀的二氧化碳液体的温度(即第一膨胀阀20,21中膨胀的二氧化碳液体的温度)相同。
特别地，在图的示例中，第二膨胀阀33使经冷却的二氧化碳液体CCDL膨胀到一定压力，该压力导致其温度与在膨胀阀21中膨胀且流过分支23的膨胀的二氧化碳液体ECDL的温度相同。
这样，通过管道34的流可混合到通过分支23的流且它们可一起供应到第一热交换器3a。
经冷却的二氧化碳液体CCDL的一部分可从管道34(第二膨胀阀33的下游的上游)偏转且经由管道35发送来进行存储或泵送或其它用途。
烟道气体(FG)在压缩机2中压缩且然后在热交换器3a, 3b中被冷却且分离成富二氧化碳液体流和贫二氧化碳气体。
富二氧化碳液体和贫二氧化碳气体两者供应到蒸馏柱8中。在蒸馏柱8中，不可冷凝的气体被抽取，在膨胀阀12中膨胀且用来冷却热交换器3a和3b。
二氧化碳液体经由管线15被引导到再沸器14中；从再沸器14(其冷侧)，纯化二氧化碳液体PCDL经由第一膨胀阀20, 21作为膨胀的二氧化碳液体ECDL被直接供应(即没有传送通过缓冲鼓)到热交换器3a, 3b，以冷却热交换器3a, 3b。
从热交换器3a, 3b，膨胀的二氧化碳液体被发送到高压压缩机25，从而产生压缩二氧化碳蒸气CCDV。
这个压缩二氧化碳蒸气CCDV的一部分然后馈送到再沸器14的暖侧且产生的经冷却的二氧化碳液体CCDL在第二膨胀阀33中膨胀且与经由分支23引导到热交换器3a的膨胀的二氧化碳液体ECDL混合。
在第一和第二膨胀阀20, 21和33中膨胀之后(且在混合之前)，膨胀的二氧化碳液体ECDL(通过分支23)和经冷却的二氧化碳液体CCDL(通过管道34)具有同温度或基本相同温度。
因为来自再沸器14的冷侧的纯化二氧化碳液体PCDL和来自再沸器14的暖侧的经冷却的二氧化碳液体CCDL不被供应到缓冲罐且在那里混合，所以抑制了二氧化碳液体的蒸发。
实际上，避免了缓冲鼓的较大的热交换表面，且另外，处于不同的温度的两个液体不进行混合。
在一个示例中，来自再沸器14的冷侧的纯化二氧化碳液体PCDL和来自再沸器的暖侧的经冷却的二氧化碳液体CCDL可膨胀而获得基本相同温度。
另外，来自再沸器14的冷侧的纯化二氧化碳液体PCDL和来自再沸器的暖侧的经冷却的二氧化碳液体CCDL也可膨胀而获得不同的温度，且它们然后可单独地供应到热交换器3a, 3b，以冷却它们。自然地，来自再沸器14的冷侧的纯化二氧化碳液体PCDL和来自再沸器的暖侧的经冷却的二氧化碳液体CCDL可膨胀而获得相同或基本相同温度且然后可单独地供应到热交换器3a, 3b以冷却它们。
在一个实施例中，方法包括：
压缩烟道气体，
在至少热交换器3a, 3b中的冷却压缩烟道气体，从而使富二氧化碳液体与贫二氧化碳气体分离，
将富二氧化碳液体和贫二氧化碳气体供应到蒸馏柱8中，
在蒸馏柱8中使不可冷凝的气体与二氧化碳液体分离，
使不可冷凝的气体膨胀且将膨胀的不可冷凝的气体传送通过至少热交换器3a,3b以进行冷却，
在再沸器14的冷侧处加热二氧化碳液体，从而产生纯化二氧化碳液体PCDL，
使纯化二氧化碳液体PCDL膨胀且将膨胀的二氧化碳液体ECDL供应到至少热交换器3a, 3b以进行冷却，
将膨胀的二氧化碳液体ECDL从至少热交换器3a, 3b供应到高压压缩机25，以产生压缩二氧化碳蒸气CCDV，
将压缩二氧化碳蒸气CCDV的至少一部分从高压压缩机25供应到再沸器14的暖侧，从而产生经冷却的二氧化碳液体CCDL，
使经冷却的二氧化碳液体CCDL膨胀且将膨胀的经冷却的二氧化碳液体CCDL传送通过至少热交换器3a, 3b，以进行冷却，
将纯化二氧化碳液体PCDL直接发送到至少热交换器3a, 3b且将经冷却的二氧化碳液体CCDL直接发送到至少热交换器3a, 3b。
纯化二氧化碳液体PCDL和经冷却的二氧化碳液体CCDL可在混合或不混合的情况下发送到热交换器3a, 3b。
在它们混合的情况下，它们预先膨胀，使得它们具有相同温度或基本相同温度。
在它们不混合的情况下，它们可膨胀到基本相同温度或不同的温度且可用来冷却相同热交换器3a, 3b或不同的热交换器3a, 3b。因而避免缓冲鼓(例如，在现有技术中需要)。
在一个实施例中，方法实施在串联连接的两个热交换器3a, 3b中，且纯化二氧化碳液体PCDL分割成两个流；各个流膨胀到给定压力，从而产生具有不同的温度的两个膨胀的二氧化碳液体；各个膨胀的二氧化碳液体ECDL因而供应到热交换器3a, 3b中的一个。
在一个示例中，经冷却的二氧化碳液体CCDL膨胀到一定压力，该压力导致其温度与一个膨胀的二氧化碳液体ECDL的温度相同或基本相同，例如，经冷却的二氧化碳液体CCDL膨胀到一定压力，该压力导致其温度与通过分支23的膨胀的二氧化碳液体ECDL的温度相同或基本相同。
在所附权利要求中，用语“包括”和“其中”用作相应的用语“包含”和“在其中”的普通语言等效物。此外，在所附权利要求中，用语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅用作标签，而且不意于对它们的对象施加数字要求。另外，所附权利要求的限制不是按手段加功能的格式书写的，而且不意于基于35U.S.C.§112(f)被解释，除非且直到这样的权利要求限制明确使用后面是没有另一个结构的功能陈述的短语“意欲”。且如本文使用，以单数叙述且以词语“一”或“一种”开头的元件或步骤应当理解为不排除所述元件或步骤的复数，除非明确陈述了这种排除。此外，对创造性主题的“一个实施例”的引用不意于被解释为排除存在也结合了所叙述的特征的额外的实施例。此外，除非明确陈述了相反情况，否则“包括”或“具有”带有特定属性的元件或多个元件的实施例可包括不具有那个属性的额外的这样的元件。
本书面描述使用示例来公开创造性主题的若干实施例，并且还使本领域普通技术人员能够实践创造性主题的实施例，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。创造性主题的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域普通技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。

Claims (8)

1.一种用于从烟道气体中分离二氧化碳的方法，所述方法包括：
压缩所述烟道气体，
在至少一个热交换器中冷却压缩烟道气体；
将经冷却的压缩气体提供给分离器，以产生富二氧化碳液体流和贫二氧化碳气体流；
将所述富二氧化碳液体流和所述贫二氧化碳气体流提供给蒸馏柱，以产生不可冷凝的气体流和二氧化碳液体(CDL)流；
将所述二氧化碳液体(CDL)提供到再沸器的冷侧处，以产生纯化二氧化碳液体(PCDL)流；
使所述纯化二氧化碳液体(PCDL)膨胀且将膨胀的二氧化碳液体(ECDL)供应给所述至少一个热交换器，以冷却所述至少一个热交换器；
将所述膨胀的二氧化碳液体(ECDL)从所述至少一个热交换器提供给高压压缩机，以产生压缩二氧化碳蒸气(CCDV)；
将所述压缩二氧化碳蒸气(CCDV)的至少一部分从所述高压压缩机提供给所述再沸器的暖侧，以产生经冷却的二氧化碳液体(CCDL)；
使所述经冷却的二氧化碳液体(CCDL)膨胀且将所述经冷却的二氧化碳液体(CCDL)传送通过所述至少一个热交换器，以冷却所述至少一个热交换器；以及
将所述纯化二氧化碳液体(PCDL)和所述经冷却的二氧化碳液体(CCDL)直接发送到所述至少一个热交换器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在串联连接的至少两个热交换器中冷却所述烟道气体，
将所述纯化二氧化碳液体(PCDL)分割成至少两个流，
使各个所述流膨胀到给定压力，从而产生具有不同的温度的至少两个膨胀的二氧化碳液体(ECDL)，
将各个膨胀的二氧化碳液体(ECDL)供应给所述热交换器中的一个。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
使所述经冷却的二氧化碳液体(CCDL)膨胀到一定压力，该压力导致所述经冷却的二氧化碳液体(CCDL)的温度为与所述膨胀的二氧化碳液体(ECDL)中的一个的温度相同的温度或基本相同的温度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
使所述不可冷凝的气体膨胀且将所述膨胀的不可冷凝的气体传送通过所述至少一个热交换器，以冷却所述至少一个热交换器。
5.一种用于从烟道气体中分离二氧化碳的系统，所述系统包括：
压缩机；
在所述压缩机下游的至少一个热交换器，其构造成冷却所述烟道气体和产生富二氧化碳液体流和贫二氧化碳气体流；
在所述至少一个热交换器下游的蒸馏柱，其构造成产生不可冷凝的气体流和二氧化碳液体(CDL)流；
具有冷侧和暖侧的再沸器，其构造成在所述冷侧处加热所述二氧化碳液体(CDL)流，以产生纯化二氧化碳液体(PCDL)流；
至少第一膨胀阀，其用于使所述纯化二氧化碳液体(PCDL)流膨胀；
用于将所述膨胀的二氧化碳液体(ECDL)供应到所述至少一个热交换器以冷却所述至少一个热交换器的管道；
高压压缩机；
用于将所述膨胀的二氧化碳液体(ECDL)从所述至少一个热交换器供应到所述高压压缩机以产生压缩二氧化碳蒸气(CCDV)流的管道；
用于将所述压缩二氧化碳蒸气(CCDV)流的至少一部分从所述高压压缩机供应到所述再沸器的所述暖侧的管道，所述再沸器的所述暖侧产生经冷却的二氧化碳液体(CCDL)流；
在所述再沸器的所述冷侧下游的至少第二膨胀阀，其用于使所述经冷却的二氧化碳液体(CCDL)流膨胀，
用于将所述经冷却的二氧化碳液体(CCDL)流直接供应到所述至少一个热交换器以冷却所述至少一个热交换器的管道，
在所述再沸器的所述暖侧和所述至少一个热交换器以及所述再沸器的所述冷侧和所述至少一个热交换器之间的第一和第二管道，其用于将所述纯化二氧化碳液体(PCDL)提供给所述至少一个热交换器和将所述经冷却的二氧化碳液体(CCDL)提供给所述热交换器。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：
所述至少一个热交换器包括串联连接的至少两个热交换器；
所述第一管道连接到用于将所述纯化二氧化碳液体(PCDL)分割成至少两个流的分支上；
所述至少第一膨胀阀包括在各个所述分支上的第一膨胀阀，用于使各个所述流膨胀到给定压力，从而产生具有不同的温度的至少两个膨胀的二氧化碳液体(ECDL)；和
各个分支连接到所述热交换器中的一个，以将膨胀的二氧化碳液体(ECDL)供应到所述热交换器中的一个。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：
所述第二膨胀阀布置成使所述经冷却的二氧化碳液体(CCDL)膨胀到一定压力，该压力导致其温度为与所述膨胀的二氧化碳液体(ECDL)中的一个的温度相同或基本相同的温度。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，进一步包括
至少膨胀阀，其用于使所述不可冷凝的气体膨胀；以及
用于将所述膨胀的不可冷凝的气体供应到所述至少一个热交换器以冷却所述至少一个热交换器的管道。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3084453B1 (fr) * 2018-07-25 2020-11-27 Air Liquide Procede et appareil de separation cryogenique d'un melange de monoxyde de carbone, d'hydrogene et de methane pour la production de ch4

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103038590A (zh) * 2010-04-21 2013-04-10 阿尔斯通技术有限公司 用于液化来自燃烧设施的烟道气的方法和设施
CN103119295A (zh) * 2010-09-23 2013-05-22 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于净化气体流的方法和设备
WO2013171426A2 (fr) * 2012-05-15 2013-11-21 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et appareil de distillation à température subambiante
US20150013380A1 (en) * 2013-07-11 2015-01-15 Linde Aktiengesellschaft Method for separating off acid gases from natural gas
CN104620068A (zh) * 2012-03-13 2015-05-13 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于借助于蒸馏分离包含二氧化碳的混合物的方法和设备
CN104662384A (zh) * 2012-09-25 2015-05-27 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于通过低温蒸馏分离含有二氧化碳的混合物的方法和设备

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7819951B2 (en) * 2007-01-23 2010-10-26 Air Products And Chemicals, Inc. Purification of carbon dioxide
US9791210B2 (en) * 2012-08-02 2017-10-17 Air Products And Chemicals, Inc. Systems and methods for recovering helium from feed streams containing carbon dioxide

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103038590A (zh) * 2010-04-21 2013-04-10 阿尔斯通技术有限公司 用于液化来自燃烧设施的烟道气的方法和设施
CN103119295A (zh) * 2010-09-23 2013-05-22 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于净化气体流的方法和设备
CN104620068A (zh) * 2012-03-13 2015-05-13 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于借助于蒸馏分离包含二氧化碳的混合物的方法和设备
WO2013171426A2 (fr) * 2012-05-15 2013-11-21 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et appareil de distillation à température subambiante
CN104662384A (zh) * 2012-09-25 2015-05-27 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 用于通过低温蒸馏分离含有二氧化碳的混合物的方法和设备
US20150013380A1 (en) * 2013-07-11 2015-01-15 Linde Aktiengesellschaft Method for separating off acid gases from natural gas

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