CN109562320B - 从合成气中移除co2的两步法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种借助含水吸收剂由流体流移除CO2的方法。根据所述方法：a)将流体流引导至第一吸收区(2)并用经部分再生的吸收剂处理，b)将经处理的流体流在第二吸收区(3)中用经再生的吸收剂处理，得到清除CO2的流体流和经负载的吸收介质，c)将经负载的吸收剂在第一膨胀容器(13)中膨胀至1.2‑3巴的绝对压力，得到经亚部分再生的吸收剂和第一含CO2气体流，d)将经亚部分再生的吸收剂在第二膨胀容器(21)中膨胀至1‑1.2巴的绝对压力，得到经部分再生的吸收介质和包含水蒸气和CO2的第二气体流，且将经部分再生的吸收剂的部分流引导至第一吸收区(2)中，并将经部分再生的吸收剂的另一部分流引导至汽提器(29)中，其中使经部分再生的吸收剂热再生，获得经再生的吸收剂和第三含CO2气体流，其中汽提器(29)在比第一膨胀容器(13)中的压力高至少0.9巴的压力下操作，e)将经再生的吸收剂引导回第二吸收区(3)，和f)将包含水蒸气和CO2的第二气体流使用喷射泵(31)压缩，并在第一膨胀容器(13)中与经负载的吸收剂直接热交换接触，其中喷射泵(31)借助第三含CO2气体流操作。

Description

从合成气中移除CO2的两步法
本发明涉及由流体料流，特别是由合成气移除CO2的方法。
通过Haber-Bosch方法合成氨是一种最重要的制备氨的工业方法。为此所需氢气通常源自合成气，即主要包含一氧化碳和氢气的气体混合物。使一氧化碳在水煤气变换反应中转化为CO2，且随后可以通过气体洗涤移除二氧化碳。
在工业规模上，有机碱如胺，例如特别是链烷醇胺的水溶液通常用作由流体料流移除酸性气体如二氧化碳的吸收介质。当酸性气体溶解时，由碱和酸性气体组分形成离子产物。吸收介质可以通过加热、减压至较低压力或汽提再生，其中离子产物反应而再次形成酸性气体和/或酸性气体借助蒸汽汽提出。在再生过程之后，可以重复使用吸收介质。
在现有技术中，已经提出将这些气体洗涤构造为双阶段吸收和双阶段解吸过程。从能量的观点来看，该程序很有意义，这是因为仅必须完全再生部分量的负载吸收介质，并且负载吸收介质的剩余部分仅必须部分再生。在第一吸收步骤中使用经部分再生的吸收介质移除大部分CO2，并且在第二吸收步骤中使用经再生的吸收介质进行精细纯化。
EP 0 190 434 A2描述了一种由气体移除CO2的方法。在此将含CO2的气体料流相继引入两个吸收器中，并且在这些吸收器中，首先与经部分再生的含水含链烷醇胺的吸收介质并随后与经再生的含水含链烷醇胺的吸收介质逆流接触，从而通过与吸收介质反应由气体料流移除CO2。为了再生经负载的吸收介质，将后者在第一闪蒸容器中减压至高于大气压的压力，随后在另一闪蒸容器中减压至0.3-1巴的低于大气压的压力。随后将所得经部分再生的吸收介质的一个子料流再循环至第一吸收阶段，并使另一子料流在汽提器中完全再生。低于大气压的压力的闪蒸容器的安装能够提高经部分再生的吸收介质的酸性气体吸收能力，这使得可以降低吸收介质流量并减小吸收器或汽提器直径且改善设备的经济性。在此闪蒸容器中的低于大气压的压力借助蒸汽喷射器(该蒸汽喷射器借助外部驱动蒸汽操作)与机械真空发生装置如压缩机的组合产生。将合并的蒸气供入第一闪蒸容器。经由经处理的流体料流和释放的酸性气体或由于其他物理损失的水损失同时由外部驱动蒸汽补偿并且确保了设备的水平衡。因此，用于补充量损失的外部水的添加(补充水)必须以驱动蒸汽的形式供入第一闪蒸容器中，并且必须省略或至少极大减少在设备的其他部分中添加其他补充水以确保水平衡。然而，由于经处理的气体料流在离开吸收器时带有胺并且发生胺损失，希望将补充水以液体形式引入吸收器中。将补充水引入吸收器，理想地经由回洗涤区引入吸收器导致至少部分地保留包含在气体料流中的胺，并且可以减少胺损失。已知设备的另一缺点是必须使用昂贵压缩机而提供第二闪蒸容器中的低于大气压的压力。在低于大气压的压力下操作的闪蒸容器与可燃气体气氛如氢气气氛的组合以及就安全方面而言是至关重要的。忽视的泄漏可能导致空气或氧气渗入设备并与氢气形成爆炸性气氛。
EP 0 173 908A2描述了一种相似方法，其中闪蒸容器不必在低于大气压的压力下操作而是例如在优选1-1.5巴的压力下操作。与上述方法相比，压缩机可以因此完全避免或者用更便宜的鼓风机代替，这进一步改善了设备的经济性。吸收介质组分和水在冷凝器中由第二闪蒸容器中的蒸气凝出。然而，在该程序中，在该方法中损失包含水蒸气的气体料流在冷凝器中的冷凝中释放出的潜热。
本发明的一个目的是提供一种由流体料流移除CO2的方法，特别是由合成气移除CO2的方法，其中包含水蒸气的气体料流的潜热保持在该方法中并且其使得不必须使用昂贵压缩机且其经济性因此与现有技术的方法相比得到改善。
该目的通过一种借助含水吸收介质由流体料流移除CO2的方法来实现，其中
a)将流体料流引入第一吸收区并用经部分再生的吸收介质处理，
b)将经处理的流体料流在第二吸收区中用经再生的吸收介质处理，得到已移除CO2的流体料流和经负载的吸收介质，
c)将经负载的吸收介质在第一闪蒸容器中减压至1.2-3巴的(绝对)压力，得到经亚部分再生的吸收介质(sub-partially regenerated absorption medium) 和第一含CO2气体料流，
d)将经亚部分再生的吸收介质在第二闪蒸容器中减压至1-1.2巴的(绝对) 压力，得到经部分再生的吸收介质和包含水蒸气的第二含CO2气体料流，
e)将经部分再生的吸收介质的一个子料流供入第一吸收区，并将经部分再生的吸收介质的另一子料流供入汽提器，在汽提器中使经部分再生的吸收介质热再生，其中获得经再生的吸收介质和第三含CO2气体料流，并且汽提器在比第一闪蒸容器中的压力高至少0.9巴的压力下操作，
f)将经再生的吸收介质再循环至第二吸收区，
g)将包含水蒸气的第二含CO2气体料流借助喷射泵压缩，并在第一闪蒸容器中与经负载的吸收介质直接热交换接触，其中喷射泵借助第三含CO2气体料流操作。
本申请文件中所示的所有压力均为绝对压力。
在该方法的第一步中，将流体料流引入第一吸收区以用经部分再生的吸收介质处理，且随后引入第二吸收区以用经再生的吸收介质处理。
根据本发明，使含CO2的流体料流在第一吸收区中与经部分再生的吸收介质接触。这得到已经至少部分移除CO2的流体料流。随后将该流体料流在第二吸收区中用经再生的吸收介质处理，得到已经移除CO2的流体料流(下文也称为经处理的流体料流)和负载有CO2的吸收介质。优选将在第二吸收区中获得的经部分负载的吸收介质(其吸收能力通常未耗尽)供入第一吸收区。
用吸收介质处理流体料流优选逆流进行。在这种情况下，通常将流体料流供入相应吸收区的下部区域，并且将吸收介质供入上部区域。为了改善接触和产生大传质界面，吸收区通常包含内件，例如无规填充元件、有序填料和/或塔板。用吸收介质处理流体料流适当地在吸收塔(absorption tower或absorption column)中进行，例如具有无规填充元件的塔、具有有序填料的塔或板式塔。吸收区被认为是吸收塔的一部分，在其中使流体料流与吸收介质传质接触。
两个吸收区可以在塔中彼此上下设置。在这种情况下，将流体料流供入塔的底部，将经部分再生的吸收介质供入第一吸收区的上部区域，并在第二吸收区的上部区域，即在塔的顶部引入经再生的吸收介质。由第二吸收区向下流动的经部分负载的吸收介质然后通过第一吸收区。
另一实施方案是在串联连接的两个独立塔中设置两个吸收区。
将流体料流以10-80巴，优选20-40巴的压力引入第一吸收区。不考虑不可避免的压降，第一和第二吸收区中的压力优选基本相同。引入第一吸收区的经部分再生的吸收介质的温度通常为50-120℃，优选70-90℃。引入第二吸收区的经再生的吸收介质的温度通常为20-70℃，优选30-55℃。
在本发明的一个实施方案中，使已经移除CO2的流体料流在回洗涤区中与含水洗涤液接触，从而至少部分地将夹带的吸收介质组分及其分解产物转移至洗涤液中。这得到已经移除吸收介质组分、其分解产物和CO2的流体料流，以及负载有吸收介质组分及其分解产物的洗涤液。洗涤区优选具有无规填充元件、有序填料和/或塔板，以加强流体料流与洗涤液的接触。洗涤液可以借助合适液体分配器分布在洗涤区的横截面上方的洗涤区上。
在优选实施方案中，洗涤区构造为在第二吸收区上方设置的吸收塔的一部分，即经再生的吸收介质供入点之上的吸收塔的部分。
合适含水洗涤液是含水液体，其基本上不含胺和胺分解产物。洗涤液可以是内在液体，即在该方法中的不同位置处产生的含水液体，或由外部引入的含水液体(补充水)。
在优选实施方案中，洗涤液完全或部分地由来自外部来源的淡水(补充水)形成，将其供入洗涤区以补偿水损失。这是必要的，因为设备连续失去水蒸气形式的水，所述水蒸气经由经处理的流体料流和释放的酸性气体或由于其他物理损失排出。在一个优选实施方案中，使含水洗涤液单程输送通过洗涤区而无需通过泵送循环。优选将由洗涤区向下流动的洗涤液供入第二吸收区。
根据本发明，经负载的吸收介质的再生通过闪蒸器中的减压和汽提器中的解吸的组合来进行。
在本发明的一个实施方案中，将经负载的吸收介质减压至位于第一闪蒸容器上游的闪蒸容器(高压闪蒸器)中，其中上游闪蒸容器在比第一闪蒸容器高的压力下操作。上游闪蒸器中的压力通常为6-10巴，优选7-9巴。该步骤得到含有共吸收物的气体料流。术语共吸收物是指除酸性气体之外的流体料流的组分，其在吸收步骤中物理溶解在吸收介质中。这些包括化合物如氮气、氢气、一氧化碳、氩气和/或烃如甲烷。在高压闪蒸器中的减压中，还可能释放出部分二氧化碳。优选设定高压闪蒸器中的压力，使得不释放出主要部分CO2。该步骤得到经负载的吸收介质，该吸收介质几乎移除共吸收物，然后供入第一个闪蒸容器。
在经负载的吸收介质减压时释放至上游闪蒸容器中的动能可以任选地借助膨胀涡轮机回收，并且这可以用于例如驱动泵，这节省了电能。机械能可以直接用于例如通过膨胀涡轮机和位于共同轴上的泵叶轮驱动耦合泵。作为替换，可以将动能转化成电能并用于操作泵。
根据本发明，将经负载的吸收介质或者如果使用任选的上游闪蒸容器，则将已经基本移除共吸收物的经负载的吸收介质在第一闪蒸容器中减压至 1.2-3巴，优选1.3-1.8巴的压力。这得到第一含CO2气体料流和经亚部分再生的吸收介质。对本发明而言，经亚部分再生的吸收介质是其CO2负载量位于经负载的吸收介质和经部分再生的吸收介质之间的吸收介质。
在本发明的一个实施方案中，将已经进行的吸收介质组分由第一含 CO2气体料流中凝出。为此，将第一含CO2气体料流在热交换器中冷却，并借助分离器将所得气/液料流分离成各相。然后可以由装置排出所得含 CO2气体料流。将在分离器中分离出且包含含水吸收介质组分的冷凝物再循环至第一闪蒸容器中。
优选将所得冷凝物经由回洗涤区再循环至闪蒸容器中。该回洗涤区通常具有内件，例如无规填充元件、有序填料和/或塔板，从而至少部分地阻挡夹带在气体料流中的吸收介质组分。借助该再循环可以避免吸收介质组分的排放或损失。
然后将经亚部分再生的吸收介质在第二闪蒸容器中减压至等于或略高于大气压的压力，即1-1.2巴。该步骤得到包含水蒸气的第二含CO2气体料流和经部分再生的吸收介质。
通过减压步骤再次释放出部分经吸收的CO2。经部分再生的吸收介质具有CO2吸收能力；将经部分再生的吸收介质的子料流供入第一吸收区。将经部分再生的吸收介质的另一子料流供入汽提器以进行热再生步骤。这在能量上是有利的，因为不必热再生全部量的经部分再生的吸收介质。
热再生步骤在汽提塔中进行，从而释放出仍包含在经部分再生的吸收介质中的CO2。汽提需要汽提气体，这通过吸收介质在汽提塔底部中的部分蒸发产生。这导致CO2在吸收介质中的可逆吸收的热平衡移动，并且释放出仍然包含的CO2。解吸的CO2可以作为第三含CO2气体料流在汽提塔顶部取出。此外，获得经再生的吸收介质，并将其再循环至第二吸收区中。
通常将经再生的吸收介质在再循环至第二吸收区之前冷却至合适的吸收温度。为了利用包含在经热再生的吸收介质中的能量，优选通过与经热再生的吸收介质的间接热交换预热来自第二闪蒸容器的经部分再生的吸收介质。作为热交换的结果，使经部分再生的吸收介质达到更高的温度，使得在再生步骤中需要更小的能量输入。由于热交换，也可以发生经部分再生的吸收介质的部分再生且释放出CO2。
在供入汽提塔之前，必须通过泵或流体静力学提高供入汽提器的经部分再生的吸收介质的子料流的压力至使得与第一闪蒸容器中占主导的相比压差为至少0.9巴的程度。对本发明而言，汽提器在比第一闪蒸容器高的压力下操作，因为在汽提器中再生之后形成的第三含CO2气体料流在本方法中再循环至第一闪蒸容器并操作喷射泵，借助该喷射泵将包含水蒸气的第二含CO2气体料流压缩并供入第一闪蒸容器中。根据本发明，因此可以通过借助第三含CO2气体料流操作的喷射泵将包含水蒸气的第二含CO2气体料流由低压水平达到第一闪蒸容器的压力水平，且因此将两种气体料流再循环至第一闪蒸容器中并使它们在第一闪蒸容器中与经负载的吸收介质直接热交换接触。可以以这种方式利用包含水蒸气的第二气体料流的潜热。
在第一闪蒸容器中，经负载的吸收介质和借助第三含CO2气体料流压缩的第二含CO2气体料流优选逆流输送。为此，第一闪蒸容器优选地构造成塔。经负载的吸收介质与含CO2的气体料流之间的传质和热交换可以借助内件，特别是填料来改善。
在许多情况下，在进入喷射泵之前提高包含水蒸气的第二CO2气体料流的压力是有利的。为此合适的是鼓风机。鼓风机是一种流体能量机器，它由外部驱动并输送和压缩气态介质，其中在吸入侧和压力侧之间占主导的压力比大于1，优选小于1.5。鼓风机通常具有在壳体中旋转的叶轮。本发明的一个优点是无需压缩机来提高压力。在压缩机的情况下，在吸入侧和压力侧之间占主导的为大于3的压力比。压缩机例如构造为活塞式压缩机或旋转式压缩机。压缩机的采购和运行均昂贵。
优选借助鼓风机将包含水蒸气的第二含CO2气体料流的压力提高 0.05-0.5巴，优选0.1-0.25巴。与上述喷射泵组合，可以这种方式将该压力提高至第一闪蒸容器的压力水平。
吸收介质的组成并不重要；可以使用除水之外还可能含有物理溶剂的任何吸收介质。吸收介质优选为至少一种胺的水溶液。胺优选包含至少一种伯胺或仲胺。
优选的胺如下：
i)式I的胺：
NR1(R2)2(I)
其中R1选自C2-C6羟烷基、C1-C6烷氧基-C2-C6烷基、羟基-C1-C6烷氧基 -C2-C6烷基和1-哌嗪基-C2-C6烷基，且R2独立地选自H、C1-C6烷基和C2-C6羟烷基；
(ii)式II的胺：
R3R4N-X-NR5R6(II)
其中R3、R4、R5和R6独立地选自H、C1-C6烷基、C2-C6羟烷基、C1-C6烷氧基-C2-C6烷基和C2-C6氨基烷基和X为C2-C6亚烷基、-X1-NR7-X2-或 -X1-O-X2-，其中X1和X2各自彼此独立地为C2-C6亚烷基，R7是H、C1-C6烷基、C2-C6羟烷基或C2-C6氨基烷基；
(iii)5-7元饱和杂环，其在环中具有至少一个氮原子并且可在环中包含一个或两个选自氮和氧的其他杂原子；
(iv)受阻胺，例如式III的胺：
Figure GDA0003098797300000081
其中R7和R8独立地选自氢、C1-6烷基、氨基-C2-6烷基，C1-4烷基氨基-C2-6烷基和二(C1-4烷基)氨基-C2-6烷基，和 (v)其混合物。
具体实例为：
(i)2-氨基乙醇(单乙醇胺)，2-(甲氨基)乙醇，2-(乙基氨基)乙醇，2-(正丁基氨基)乙醇，2-氨基-2-甲基丙醇，N-(2-氨基乙基)哌嗪，甲基二乙醇胺，乙基二乙醇胺，二甲氨基丙醇，叔丁基氨基乙氧基乙醇，2-氨基甲基丙醇； (ii)3-甲基氨基丙基胺，乙二胺，二亚乙基三胺，三亚乙基四胺，2,2-二甲基-1,3-二氨基丙烷，六亚甲基二胺，1,4-二氨基丁烷，3,3-亚氨基二丙胺，三(2-氨基乙基)胺，双(3-二甲基氨基丙基)胺，四甲基六亚甲基二胺；
(iii)哌嗪，2-甲基哌嗪，N-甲基哌嗪，1-羟乙基哌嗪，1,4-双(羟乙基)哌嗪， 4-(羟乙基)哌啶，高哌嗪，哌啶，2-羟乙基哌啶和吗啉；
(iv)4-甲氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶，4-(正丙基氨基)-2,2,6,6-四甲基哌啶，4-(正丁基氨基)-2,2,6,6-四甲基哌啶，4-(2-乙基氨基乙基氨基)-2,2,6,6-四甲基哌啶，4-(3-二甲基氨基丙基氨基)-2,2,6,6-四甲基哌啶，和
(v)其混合物。
在一个优选实施方案中，吸收介质包含至少一种胺单乙醇胺(MEA)、甲氨基丙基胺(MAPA)、哌嗪、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、二乙基乙醇胺(DEEA)、二异丙胺(DIPA)、氨基乙氧基乙醇(AEE)、二甲氨基丙醇 (DIMAP)和甲基二乙醇胺(MDEA)或其混合物。
在一个特别优选的实施方案中，吸收介质包含仲胺哌嗪和叔胺甲基二乙醇胺(MDEA)的组合。
吸收介质通常包含10-60重量％，优选35-60重量％，特别优选50重量％的胺。伯胺或仲胺的比例通常为3-10重量％，优选5-8重量％，其中剩余量的胺由叔胺组成和吸收介质总量剩余部分由水组成。
吸收介质还可以包含添加剂如腐蚀抑制剂、酶等。该类添加剂的量通常为约0.01-3重量％吸收介质。
本发明方法适用于处理流体料流，特别是所有类型的气体料流，其包含CO2和任选地其他酸性气体如H2S。
含有气体如CO2和任选地H2S的流体料流是气体如天然气、合成气、焦炉气、裂化气、煤气化气、再循环气体、填埋气和燃烧气体或者基本上与吸收介质不混溶的液体如LPG(液化石油气)或NGL(天然气液体)。
在优选的实施方案中，流体料流是含氢气的流体料流；该类料流包括合成气，其可以例如通过煤气化或蒸汽重整制备，并任选地进行水煤气变换反应；合成气体例如用于生产氨、甲醇、甲醛、乙酸、尿素、用于费- 托合成或用于在集成气化联合循环(IGCC)方法中产生能量。可根据本发明处理的典型变换合成气体包含约15-35体积％CO2，约35-70体积％H2，约 10-30体积％N2和至多约5体积％其他气体如CO和CH4。
通过附图和以下实施例说明本发明。
如图1所示，含CO2流体料流如经变换的合成气经由管线1供入第一吸收区2的下部区域。同时经由管线24将经部分再生的吸收介质引入第一吸收区2的上部区域。在离开第一吸收区2之后，经处理的流体料流流经第二吸收区3以进行精细纯化。在将经由管线34供应的吸收介质在热交换器35中冷却至合适温度之后，经由管线36将经再生的吸收介质引入第二吸收区3的上部区域。已经移除CO2的流体料流经由管线4离开第二吸收区3。此外，在第二吸收区3上方经由管线5连续地供入淡水(补充水)。水量有利地足以补充该体系的水的损失。在第一吸收区2的底部，将经负载的吸收介质经由管线6、涡轮机7和管线8取出并减压至HP闪蒸器9中。经由管线10取出含有共吸收物的气体料流。将已经基本上不含共吸收物的经负载的吸收介质在HP闪蒸器9的底部取出并经由管线11减压至第一闪蒸容器13的上部区域。第一含CO2的气体料流经由管线14在第一闪蒸容器13的顶部取出：夹带的吸收介质组分和水在热交换器15中由气体料流中凝出；各相在分离容器17中分离，冷凝物经由管线19泵回第一闪蒸容器13；干燥的第一含CO2气体料流经由管线18离开装置。在第一闪蒸容器13的底部，取出经亚部分再生的吸收介质并经由管线20输送至第二闪蒸容器21中并减压。在第二闪蒸容器底部获得的经部分再生的吸收介质 21经由管线24部分地泵送至第一吸收区2。另一子料流通过热交换器26 并经由管线27泵送至汽提塔29。泵提高经部分再生的吸收介质在进入汽提器29之前的压力。在汽提器29中，部分吸收介质借助在底部的加热器 33蒸发，这使得经部分再生的吸收介质可在汽提器29中热再生。在汽提塔29底部得到的经再生的吸收介质通过热交换器26，并通过间接热交换将部分热量传递至来自管线27的经部分再生的吸收介质。随后经由管线 34、热换热器35和管线36将经再生的吸收介质泵送回第二吸收区3。经由管线30在汽提塔顶部取出第三含CO2气体料流。该气体料流用作喷射泵31的驱动蒸气。在第二闪蒸容器21的顶部，使包含水蒸气的第二含CO2气体料流借助鼓风机22压缩，随后经由管线23传输至喷射泵31中。经压缩的蒸气经由管线32引入第一闪蒸容器13的底部。
实施例1
使用以下缩写：
T 温度
P 压力
Vn 负载
V 体积流量(在无水的基础上)
ppm 份/百万份
H 高度
D 直径
V填料 填料体积
标准m3标准立方米(在pn＝1.0巴；Tn＝273.15K下)
模拟了经变换的合成气在如图1所示的设备中的处理。使用BASF的内部软件Chemasim模拟计算(当使用市售软件Aspen Plus(生产商： AspenTech，Burlington/Massachusetts，USA)时获得了相当结果)。合成气具有以下组分(在无水的基础上)：CO2(17.87体积％)，CO(0.27体积％)， H2(59.82体积％)，N2(21.51体积％)，CH4(0.53体积％)。在62.8℃和28.0 巴下用水使气体饱和。
吸收介质为甲基二乙醇胺MDEA(41.9重量％)、哌嗪(8.1重量％)、水 (50重量％)。
使用以下设备参数作为基础：
# 组件 H[m] D[m] V<sub>填料</sub>[m3]
2 第一吸收区 5.35 4.77 95.6
3 第二吸收区 6.15 3.39 55.5
9 上游闪蒸容器 2.00 4.15 27.1
13 第一闪蒸容器 5.00 4.78 89.8
21 第二闪蒸容器 2.00 4.74 35.3
29 汽提器 10.00 3.08 74.3
表1概括了各种流体、吸收介质和气体料流的基本性能和组成。
表1
Figure GDA0003098797300000111
Figure GDA0003098797300000121
＊基于吸收介质
＊＊经水校准的

Claims (29)

1.一种借助含水吸收介质由流体料流移除CO2的方法，其中a)将流体料流引入第一吸收区并用经部分再生的吸收介质处理，
b)将经处理的流体料流在第二吸收区中用经再生的吸收介质处理，得到已移除CO2的流体料流和经负载的吸收介质，
c)将经负载的吸收介质在第一闪蒸容器中减压至1.2-3巴的绝对压力，得到经亚部分再生的吸收介质和第一含CO2气体料流，
d)将经亚部分再生的吸收介质在第二闪蒸容器中减压至1-1.2巴的绝对压力，得到经部分再生的吸收介质和包含水蒸气的第二含CO2气体料流，
e)将经部分再生的吸收介质的一个子料流供入第一吸收区，并将经部分再生的吸收介质的另一子料流供入汽提器，在汽提器中使经部分再生的吸收介质热再生，其中获得经再生的吸收介质和第三含CO2气体料流，并且汽提器在比第一闪蒸容器中的压力高至少0.9巴的压力下操作，
f)将经再生的吸收介质再循环至第二吸收区，
g)将包含水蒸气的第二含CO2气体料流借助喷射泵压缩，并在第一闪蒸容器中与经负载的吸收介质直接热交换接触，其中喷射泵借助第三含CO2气体料流操作。
2.根据权利要求1的方法，其中包含水蒸气的第二含CO2气体料流的压力在进入喷射泵之前借助鼓风机提高。
3.根据权利要求1的方法，其中使供入汽提器中的经部分再生的吸收介质的子料流通过与经再生的吸收介质的间接热交换预热。
4.根据权利要求2的方法，其中使供入汽提器中的经部分再生的吸收介质的子料流通过与经再生的吸收介质的间接热交换预热。
5.根据权利要求1的方法，其中将经负载的吸收介质在其在第一闪蒸容器中减压之前减压至6-10巴的绝对压力，得到含共吸收物的气体料流和已经移除共吸收物并供入第一闪蒸容器的经负载的吸收介质。
6.根据权利要求2的方法，其中将经负载的吸收介质在其在第一闪蒸容器中减压之前减压至6-10巴的绝对压力，得到含共吸收物的气体料流和已经移除共吸收物并供入第一闪蒸容器的经负载的吸收介质。
7.根据权利要求3的方法，其中将经负载的吸收介质在其在第一闪蒸容器中减压之前减压至6-10巴的绝对压力，得到含共吸收物的气体料流和已经移除共吸收物并供入第一闪蒸容器的经负载的吸收介质。
8.根据权利要求4的方法，其中将经负载的吸收介质在其在第一闪蒸容器中减压之前减压至6-10巴的绝对压力，得到含共吸收物的气体料流和已经移除共吸收物并供入第一闪蒸容器的经负载的吸收介质。
9.根据权利要求1-8中任一项的方法，其中吸收介质组分由第一含CO2气体料流中冷凝出，并将冷凝物再循环至第一闪蒸容器中。
10.根据权利要求9的方法，其中将冷凝物经由回洗涤区再循环至第一闪蒸容器中。
11.根据权利要求1-8中任一项的方法，其中使已经移除CO2的流体料流输送通过回洗区，在回洗区中将已经移除CO2的流体料流用含水液体处理。
12.根据权利要求9的方法，其中使已经移除CO2的流体料流输送通过回洗区，在回洗区中将已经移除CO2的流体料流用含水液体处理。
13.根据权利要求10的方法，其中使已经移除CO2的流体料流输送通过回洗区，在回洗区中将已经移除CO2的流体料流用含水液体处理。
14.根据权利要求11的方法，其中含水液体是来自外部来源的水以补充水损失。
15.根据权利要求12的方法，其中含水液体是来自外部来源的水以补充水损失。
16.根据权利要求13的方法，其中含水液体是来自外部来源的水以补充水损失。
17.根据权利要求1-8中任一项的方法，其中含水吸收介质为胺的水溶液。
18.根据权利要求9的方法，其中含水吸收介质为胺的水溶液。
19.根据权利要求10的方法，其中含水吸收介质为胺的水溶液。
20.根据权利要求11的方法，其中含水吸收介质为胺的水溶液。
21.根据权利要求12-16中任一项的方法，其中含水吸收介质为胺的水溶液。
22.根据权利要求1-8中任一项的方法，其中所述流体料流为合成气或经变换的合成气。
23.根据权利要求9的方法，其中所述流体料流为合成气或经变换的合成气。
24.根据权利要求10的方法，其中所述流体料流为合成气或经变换的合成气。
25.根据权利要求11的方法，其中所述流体料流为合成气或经变换的合成气。
26.根据权利要求12-16中任一项的方法，其中所述流体料流为合成气或经变换的合成气。
27.根据权利要求17的方法，其中所述流体料流为合成气或经变换的合成气。
28.根据权利要求18-20中任一项的方法，其中所述流体料流为合成气或经变换的合成气。
29.根据权利要求21的方法，其中所述流体料流为合成气或经变换的合成气。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2741034C9 (ru) * 2016-08-01 2021-02-11 Басф Се Двухступенчатый способ удаления диоксида углерода из синтез-газа
US10974194B2 (en) 2017-07-18 2021-04-13 Saudi Arabian Oil Company System for flare gas recovery using gas sweetening process
US10981104B2 (en) * 2018-04-12 2021-04-20 Saudi Arabian Oil Company System for flare gas recovery using gas sweetening process
IT202100011162A1 (it) * 2021-05-03 2022-11-03 Milano Politecnico Processo e apparato per il recupero della CO2
WO2023277701A1 (en) * 2021-07-02 2023-01-05 Hans Gude Gudesen Co2 extraction from a mixture of gases

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0173908A2 (de) * 1984-09-01 1986-03-12 BASF Aktiengesellschaft Verfahren zum Entfernen von CO2 und/oder H2S aus Gasen
GB2288750B (en) * 1992-11-13 1996-08-21 Norsk Hydro As Pre-treatment of natural gas to be condensed to liquefied natural gas (LNG)
CN101384334A (zh) * 2006-02-14 2009-03-11 巴斯夫欧洲公司 用于去除酸性气体的改装设备
CN101575122A (zh) * 2009-05-22 2009-11-11 中国石化仪征化纤股份有限公司 聚酯工艺塔塔顶气相混合物的冷却及分离工艺
CA2761895A1 (en) * 2009-05-26 2010-12-02 Basf Se Process for recovery of carbon dioxide from a fluid stream, in particular from syngas

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3445063A1 (de) 1984-12-11 1986-06-12 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zum entfernen von co(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts) und/oder h(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)s aus gasen
DE3735717A1 (de) * 1987-10-22 1989-05-03 Linde Ag Verfahren zum auswaschen von sauergasen
DE102008062387A1 (de) * 2008-12-17 2010-07-01 Uhde Gmbh Verfahren zur Reinigung von technischen Gasen und Gewinnung von Sauergasen
RU2741034C9 (ru) * 2016-08-01 2021-02-11 Басф Се Двухступенчатый способ удаления диоксида углерода из синтез-газа

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0173908A2 (de) * 1984-09-01 1986-03-12 BASF Aktiengesellschaft Verfahren zum Entfernen von CO2 und/oder H2S aus Gasen
GB2288750B (en) * 1992-11-13 1996-08-21 Norsk Hydro As Pre-treatment of natural gas to be condensed to liquefied natural gas (LNG)
CN101384334A (zh) * 2006-02-14 2009-03-11 巴斯夫欧洲公司 用于去除酸性气体的改装设备
CN101575122A (zh) * 2009-05-22 2009-11-11 中国石化仪征化纤股份有限公司 聚酯工艺塔塔顶气相混合物的冷却及分离工艺
CA2761895A1 (en) * 2009-05-26 2010-12-02 Basf Se Process for recovery of carbon dioxide from a fluid stream, in particular from syngas

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