CN112351829A - 从烟道气中捕获二氧化碳的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
公开了从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的系统和方法。所述方法包括将包含CO2的烟道气供给至至少一个循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器中。可以通过RPB吸收器的内径提供溶剂。所述溶剂可以向RPB吸收器的外径移动。所述溶剂可以与烟道气在对向流中反应。所述方法进一步包括使烟道气通过水洗和酸洗中的至少一者以除去烟道气中存在的痕量溶剂。最后，与CO2反应过的溶剂可以被热再生，以使溶剂在所述方法中再利用。
Description
技术领域
本公开内容总体上涉及一种化学方法，更特别地涉及一种从烟道气中捕获二氧化碳的方法。
背景技术
背景技术部分中讨论的主题不应仅仅由于其在背景技术部分中被提到而被认为是现有技术。类似地，在背景技术中提到的或与背景技术的主题有关的问题不应被认为先前已在现有技术中认识到。背景技术部分中的主题仅表示不同的途径，在其中或其本身也可以对应于所要求保护的技术的实现。
图1示出了从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的常规方法的框图100。使用与CO2选择性反应的溶剂，从气体混合物中分离CO2。在CO2与溶剂反应后，可利用加热释放CO2并使溶剂再生而再生溶剂以进一步用于CO2处理。在静态填充塔104中，使含CO2的烟道气102与液体溶剂接触。液体溶剂从静态填充塔104的顶部如瀑布般倾泻，并在重力下下落至底部，在此它被收集在贮槽中。
具有规整填料的第二静态填充塔106包含洗涤阶段，以除去痕量的溶剂和挥发性化学物质。CO2贫化的气体混合物通过洗涤阶段以除去痕量的溶剂和由于溶剂组分的降解反应而形成的挥发性化学物质。由此，从静态填充塔104的顶部释放CO2贫化烟道气108。所有洗涤阶段都在类似的静态规整填料中发生，并使用水或酸进行洗涤。
将溶剂供给至汽提塔112的顶部，并使其在重力下经填充材料下落至汽提塔112的底部。在底部，溶剂被抽入再沸器114。在再沸器114内部，溶剂被加热到一定温度，使得在汽提塔112的操作压力下，溶剂中存在的水蒸发成蒸汽。蒸汽和CO2上升到汽提塔112的顶部，在此处冷凝器将蒸汽和气体冷却到约40℃。这将蒸汽冷凝成水116和气态CO2 118。冷凝水116经由回流鼓120返回汽提塔的顶部并且气态CO2 118用于下游工序，同时汽提塔底部的溶剂作为贫溶剂经由热交换器110再循环到吸收器中，准备用于再次重复吸收工序。
在常规方法中使用静态填充塔中，烟道气中存在的CO2的混合效率低下，并受到使溶剂流动的重力的限制，从而限制了与溶剂的传质以及在水洗和酸洗期间的传质。此外，常规方法中使用的大型静态填充塔需要巨大的空间，并导致系统的高安装和运行成本。因此，非常期望改善的从烟道气中捕获CO2的系统和方法。
附图说明
附图示出了本公开内容的系统、方法的各种实施方式以及各种其它方面的实施方式。任何本领域普通技术人员将领会，图中所示的要素边界(例如，框、框的组或其他形状)代表了边界的一个示例。可能在一些示例中，一个要素可被设计为多个要素，或者多个要素可被设计为一个要素。在一些示例中，显示为一个要素的内部部件的要素可以被实现为另一个要素的外部部件，反之亦然。而且，要素可以不按比例绘制。非限制性和非穷举性的描述参考以下附图进行描述。图中的部件不一定按比例，而是将重点放在说明原理上。
图1示出了根据现有技术的用于从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的常规方法的框图100。
图2示出了根据一个实施方式的用于从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的系统的框图200。
图3A示出了框图300，该框图示出了根据另一个实施方式，旋转填充床(RPB)吸收器302在用于从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的系统中的功能。
图3B示出了框图3000，该框图示出了旋转填充床(RPB)吸收器3020在用于从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的系统中的功能。
图4A示出了根据一个实施方式的真空溶剂回收系统的示意框图400。
图4B示出了根据一个实施方式的真空溶剂回收系统的示意框图4000。
图5A和5B示出了根据一个实施方式的流程图500，该流程图示出了从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的工序。
图6示出了表示旋转填充床吸收器的示意框图600。
图7示出了显示在40℃下蒸气相中的CO2分压和溶剂中的CO2负载量(即浓度)之间的气液平衡(VLE)关系的图。
图8示出了每天捕获10吨CO2的系统1200的设计。
具体实施方式
现在将详细讨论本公开内容的一些实施方式，说明其所有特征。表述“包含”、“具有”、“含有”和“包括”及其其它形式旨在具有等同的含义并且是开放式的，即跟在这些表述中任一个之后的项目并不意味着是此类项目的详尽清单或意味着仅限于所列项目。
还必须注意，如本文和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指称物，除非上下文另外明确指出。虽然与本文所述相似或等同的任何系统和方法都可以用于实践或检验本公开内容的实施方式，但是现在描述优选的系统和方法。
根据本公开内容的第一方面，提供了一种从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的方法，所述方法包括以下步骤：将包含CO2的烟道气供给至至少一个循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器中，其中通过所述至少一个RPB吸收器的内径提供的溶剂向所述至少一个RPB吸收器的外径移动，并且其中所述溶剂与所述烟道气在对向流中反应。
优选地，其中所述方法进一步包括以下步骤：将与CO2反应过的溶剂进行热再生，从而在所述方法中再利用所述溶剂。
还优选地，其中所述方法进一步包括以下步骤：使所述烟道气通过水洗和酸洗之一或两者以除去烟道气中存在的痕量溶剂；任选地，其中所述水洗和酸洗之一或两者在单独的旋转填充床(RPB)上进行。
有利地，其中所述RPB的外壳安装在可旋转盘上。
优选地，其中所述将包含CO2的烟道气供给至至少一个循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器的步骤包括将烟道气供给至两个、三个、四个、五个或六个循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器。
还优选地，其中所述两个、三个、四个、五个或六个循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器串联布置在公共轴上。
有利地，其中所述溶剂与烟道气在对向流中反应以从烟道气中除去CO2并形成富CO2溶剂。
优选地，进一步包括以下步骤：将所述富CO2溶剂传送至汽提器，其中所述汽提器用于从所述富CO2溶剂中汽提CO2从而形成贫CO2溶剂。
还优选地，其中所述汽提器是汽提塔；或静态汽提塔；或RPB汽提器。
有利地，其中将所述贫CO2溶剂重新引入所述至少一个循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器中。
优选地，进一步包括以下步骤：将离开所述至少一个旋转填充床(RPB)吸收器的富CO2溶剂传送至旋转填充床(RPB)O2消除器、或静态填充床O2消除器；并从所述溶剂中消除溶解的O2。
还优选地，其中所述将离开所述旋转填充床(RPB)吸收器的富CO2溶剂传送至旋转填充床(RPB)O2消除器、或静态填充床O2消除器并从所述溶剂中消除O2的步骤消除了90％以上存在于所述富CO2溶剂中的O2。
有利地，各个旋转填充床(RPB)具有以下尺寸：半径：0.2m至1.25m，或0.2m至0.8m；轴向长度：0.02m至1.0m，或0.2m至0.6m；体积：0.04m3至4.9m3，或0.04m3至0.6m3。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的系统，所述系统包含：至少一个被构造成循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器，其中当所述RPB循环旋转时，通过所述至少一个RPB吸收器的内径提供的溶剂向所述至少一个RPB吸收器的外径移动，并且其中所述溶剂与烟道气在对向流中反应以捕获CO2。
优选地，其中所述系统进一步包含：用于将与CO2反应过的溶剂进行热再生从而在所述方法中再利用所述溶剂的部件。
还优选地，其中所述系统进一步包含：水洗器和酸洗器之一或两者，其中使烟道气通过水洗器和酸洗器之一或两者的操作除去存在于烟道气中的痕量溶剂。
有利地，其中所述RPB的外壳安装在可旋转盘上。
优选地，其中所述系统包含两个、三个、四个、五个或六个被构造成循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器。
还优选地，其中所述两个、三个、四个、五个或六个被构造成循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器串联布置在公共轴上。
有利地，其中所述溶剂与烟道气在对向流中反应以从烟道气中除去CO2并形成富CO2溶剂。
优选地，进一步包含：汽提器，其中所述汽提器被构造成从所述富CO2溶剂中汽提CO2从而形成贫CO2溶剂。
还优选地，其中所述汽提器是RPB汽提器。
有利地，其中所述系统被构造成将所述贫CO2溶剂重新引入所述至少一个循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器中。
优选地，进一步包含：旋转填充床(RPB)O2消除器、或静态填充床O2消除器，用于从富CO2溶剂中消除O2；所述旋转填充床(RPB)O2消除器、或所述静态填充床O2消除器被定位为从离开所述至少一个旋转填充床(RPB)吸收器的富CO2溶剂中消除O2。
还优选地，其中所述旋转填充床(RPB)O2消除器、或静态填充床O2消除器被构造成消除90％以上存在于所述富CO2溶剂中的O2。
有利地，其中各个旋转填充床(RPB)具有以下尺寸：半径：0.2m至1.25m，或0.2m至0.8m；轴向长度：0.02m至1.0m，或0.2m至0.6m；体积：0.04m3至4.9m3，或0.04m3至0.6m3。
如[0020]至[0032]段中任一段所述的方法，或如[0033]至[0045]段中任一段所述的系统，其中所述溶剂包含：叔胺；和/或位阻胺；和/或多胺；和/或碳酸盐缓冲剂；和/或水(任选去离子水)；任选地，存在的水为10重量％至70重量％。
优选地，其中所述溶剂的粘度为1cp至100cp。
还优选地，其中所述溶剂是US 2017/0274317A1中公开的任何溶剂；和/或，所述溶剂包含：叔胺(例如N-甲基-二乙醇胺和/或2-(二乙氨基)乙醇)，和/或位阻胺(例如2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、2-氨基-2-羟甲基-1,3-丙二醇和/或2-氨基-2-甲基-1-丙醇)，和/或多胺(例如2-哌嗪-1-乙胺和/或1-(2-羟乙基)哌嗪)，和/或碳酸盐缓冲剂(例如碳酸钾)，和/或水(例如去离子水)。
有利地，其中所述溶剂包含：氨基位阻醇(任选地，氨基-2-甲基-1-丙醇)、多胺(任选地，氨基乙基哌嗪)和水。
在本发明的另一方面，提供了一种旋转填充床(RPB)吸收器布置，包含两个、三个、四个、五个或六个被构造成循环旋转的RPB吸收器，其中所述RPB吸收器串联布置在公共轴上。
在本发明的另一方面，提供了一种用于从二氧化碳(CO2)捕获溶剂中除去热稳定盐、降解产物和其它污染物的真空溶剂回收系统，所述真空溶剂回收系统包含：进料产物换热器，被构造成增加二氧化碳(CO2)捕获溶剂的温度；再沸器，被构造成进一步增加从进料产物换热器排出的二氧化碳(CO2)捕获溶剂的温度，使得热稳定盐、降解产物和其它污染物积聚在所述再沸器中；所述进料产物换热器和再沸器呈流体连通，从而允许从所述二氧化碳(CO2)捕获溶剂中分批或半分批地除去热稳定盐、降解产物和其它污染物；以及，冷凝器，用于降低从所述进料产物换热器排出的净化的二氧化碳(CO2)捕获溶剂的温度。
在本发明的另一方面，提供了一种用于从二氧化碳(CO2)捕获溶剂中除去热稳定盐、降解产物和其它污染物的真空溶剂回收系统，所述真空溶剂回收系统包含再沸器，所述再沸器被构造成增加从汽提器再沸器抽出的二氧化碳(CO2)捕获溶剂的温度，使得热稳定盐、降解产物和其它污染物积聚在所述再沸器中。所述再沸器被构造成允许从所述二氧化碳(CO2)捕获溶剂中分批或半分批地除去热稳定盐、降解产物和其它污染物。所述再沸器与冷凝器连通，所述冷凝器用于降低从所述再沸器排出的净化的二氧化碳(CO2)捕获溶剂的温度。有利地，所述再沸器和冷凝器可以呈直接连通。
优选地，其中所述真空溶剂回收系统与如段落[0033]至[0049]中任一段所述的系统呈流体连通。
在本发明的另一方面，提供了一种从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的方法，所述方法包括以下步骤：
提供碳捕获溶剂；
将所述碳捕获溶剂引入旋转填充床(RPB)吸收器和旋转填充床(RPB)汽提器、以及任选的O2消除器中；
向再沸器施加蒸汽；
使旋转填充床(RPB)汽提器中的碳捕获溶剂达到期望的压力；
围绕所述旋转填充床(RPB)吸收器和旋转填充床(RPB)汽提器泵送所述碳捕获溶剂；
将烟道气引入所述旋转填充床(RPB)吸收器中；
监测从所述旋转填充床(RPB)汽提器的二氧化碳(CO2)产生；
启动旋转填充床(RPB)O2消除器、或静态填充床O2消除器；
停止烟道气向所述旋转填充床(RPB)吸收器的流动；
监测从所述旋转填充床(RPB)汽提器的二氧化碳(CO2)产生，直至二氧化碳(CO2)的产生停止；
停止向所述再沸器供应蒸汽；
停止所述溶剂的循环；
停止所述旋转填充床(RPB)汽提器、吸收器、水洗器、酸洗器和O2消除器的旋转。
以下将参考附图更全面地描述本公开内容的实施方式，其中，几个附图中同样的数字表示同样的要素，并且其中显示了示例性实施方式。然而，权利要求的实施方式可以体现为许多不同的形式，并且不应被解释为限于本文中阐述的实施方式。本文阐述的示例是非限制性示例，并且仅仅是其它的可能示例当中的示例。
图2示出了用于从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的系统的框图200。首先，可以将烟道气202供给至旋转填充床(RPB)吸收器204中。溶剂可以通过RPB吸收器204的内径供给。在RPB吸收器204中，填料可以容纳在可旋转盘中。所述可旋转盘可以高速旋转以产生离心力。当溶剂分配到填料上时，离心力可以施加在溶剂上。施加离心力时，溶剂可从RPB吸收器204的内径向RPB吸收器204的外径径向移动。溶剂由此可以与包含CO2的烟道气202以交叉或逆流形态接触。RPB吸收器204这样的旋转增加了烟道气202和溶剂之间的混合，导致烟道气202中存在的CO2向液相中存在的溶剂的传质得到改善。
一旦CO2被吸收到溶剂中，就可将剩余的烟道气在一个或多个水洗单元206和208和/或一个或多个酸洗单元210中清洗。在一种情况下，填充的水洗部分可以用其它RPB吸收器替换。洗涤水可以从另一个RPB吸收器的内径供给，并且在旋转运动产生的离心力下，可以径向穿过填料流至该另一个RPB吸收器的外径。CO2贫化烟道气可以从该另一个RPB吸收器的外径引入，并可以流向该另一个RPB吸收器的内径，从而确保洗涤水和CO2贫化烟道气之间的逆流接触。通过用适当浓缩的酸性介质溶液替代水洗介质，可以应用类似的方法来提供酸洗。洗涤后获得的净化的烟道气212可排出到大气中。
在一个实施方式中，可以使用多个RPB吸收器，即第一RPB吸收器和第二RPB吸收器，来代替RPB吸收器204。所述第一RPB吸收器和第二RPB吸收器可具有较小的半径并可串联布置在公共轴上，用于除去烟道气202中存在的CO2。使已在第一RPB吸收器中除去一部分CO2的烟道气202从第一RPB吸收器的出口流向第二RPB吸收器的入口。在第二RPB吸收器内部，烟道气202可以与来自汽提器的贫溶剂交叉或逆流接触。从第二RPB吸收器获得的烟道气202可以是CO2贫化的，并可在排放到大气之前被送去水洗。来自第一RPB吸收器的富溶剂可被送至汽提器进行再生。
在一个实施方式中，离开第二RPB吸收器并进入第一RPB吸收器的溶剂可以在所述溶剂从第二RPB吸收器去往第一RPB吸收器时在热交换器214中冷却。离开RPB吸收器204的富CO2溶剂216可以被送至RPB O2消除器218。RPB吸收器204内部存在的烟道气202可含有氧(O2)，所述氧可以与溶剂反应形成降解产物。这导致需要除去和置换由溶剂形成的降解产物。由于RPB吸收器204和RPB汽提器226的尺寸远小于静态吸收器和汽提器，因此溶剂和气体的停留时间短得多。因此，在所述方法的各个循环中，溶剂发生降解的速度低得多。
在一个实施方式中，存在于烟道气202中的氧(O2)的一部分可被吸收到RPB吸收器204内部存在的溶剂中。由于许多原因，包括溶剂的氧化降解和CO2产物的O2污染，这样的O2吸收是不被期望的。可以使用RPB O2消除器或静态填充床O2消除器218从所述富溶剂中除去溶解的O2。在该单元操作中，通过使来自富溶剂汽提器的产物CO2气体的一小股(slipstream)与所述溶剂逆流接触，而从所述富溶剂中汽提O2。由于产物CO2中O2的分压低，因此存在于溶剂中的溶解的液体O2可从液体溶剂转移至气相中。气态形式的含有溶解O2的流220可以从RPB O2消除器218的顶部排出；或者，可以被送回到RPB吸收器204。
所述富溶剂在离开RPB吸收器204时，可具有5至10mg/L溶解在其中的氧；或10至15mg/L溶解在其中的氧。该氧导致溶剂在热交换器222和RPB汽提器226中降解。因此，期望在富氧溶剂离开吸收器时从中汽提O2。富溶剂流量为12,500磅/小时或25gpm。O2在50℃下的亨利常数(Henry’s constant)为～20,000大气压/摩尔分数。估计要除去95％的O2，需要CO2流量为15磅/小时。除去的氧将被15磅/小时的CO2以～0.1磅/小时带走。
在一个实施方式中，溶剂可以从旋转的填充床的中心进入RPB O2消除器218。如上所述，溶剂可由于离心力而从旋转填充床的中心被推至外径。在溶剂离开填料床的边缘时，溶剂撞击填料床壳的壁，然后排入贮槽中。汽提性CO2 240中的一小部分可以通过壳的壁中的穿孔供给，并在压力下从填充床的半径逆流传送至填充床的中心。在填充床的中心可以存在穿孔。所述穿孔可使得气体离开RPB O2消除器218。填充床的旋转可导致溶剂与汽提气剧烈混合。然后，富CO2溶剂260可以离开RPB O2消除器218，并可传送至溶剂热交换器222。
在另一个实施方式中，所述富CO2溶剂可从填充床塔的顶部进入常规(静态)填充床O2消除器218。汽提性CO2 240中的一小部分可以从填充床塔的底部供给。汽提性CO2 240可产生逆流气-液接触。填充床的中心可以存在穿孔。所述穿孔可使得气体离开常规填充床O2消除器218。然后，富CO2溶剂260可以离开常规(静态)填充床O2消除器218，并可传送至溶剂热交换器222。
一旦富CO2溶剂260在溶剂热交换器222中被贫CO2溶剂242加热，就可以将以高温存在的富CO2溶剂224提供至RPB汽提器226，并且可以将回收的溶剂228回馈到RPB吸收器204。以高温存在的富CO2溶剂224可以通过RPB的内径供给至RPB汽提器226。RPB汽提器226可以旋转产生离心力，当以高温存在的富CO2溶剂224分配到填料上时施加在该溶剂上。由于离心力，以高温存在的富CO2溶剂224可以从填料的内径向RPB的外径径向移动。当以高温存在的富CO2溶剂224从所述内径向所述外径移动时，可能有高度的湍流混合和微滴形成，这可增加用于传质的有效表面积。在RPB的外径处，以高温存在的富CO2溶剂224可以经由RPB汽提器壳的内壁排出并积聚在溶剂贮槽中。
在一个实施方式中，积聚在溶剂贮槽中的溶剂230可以被转移至再沸器232。溶剂230可以在再沸器232中被加热。可以设置再沸器232内的温度以蒸发溶剂230中存在的水。水可以在RPB汽提器226的操作压力下蒸发。再沸器232中形成的蒸汽可以引入至RPB汽提器226的外径。
在一个实施方式中，在RPB汽提器226的内径处可以存在接取点(take-offpoint)，用于接收从RPB汽提器226出来的蒸汽和CO2。所述蒸汽和CO2可被转移至冷凝器234中。在冷凝器234内部，与CO2一起存在的蒸汽可以被冷凝成冷凝物238，即水。冷凝后的水可以在回流容器236中与CO2分离。蒸汽在冷凝器234中的冷凝可以导致跨越汽提器填料的压降被引起。这样的压降可以为水和CO2离开RPB汽提器226提供驱动力。CO2可以被引导至下游单元240以进行下游处理。
在一个实施方式中，在冷凝物238经由填充床的内径进入RPB汽提器226之前，冷凝物238可以与以高温存在的富CO2溶剂224混合。再沸器232中产生的贫CO2溶剂242可通过溶剂热交换器222返回该方法。
图3A示出了框图300，显示了用于从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的系统中的旋转填充床(RPB)吸收器302的功能。首先，烟道气304可以供给至RPB吸收器302并且可以与溶剂反应。放置在可旋转盘上的RPB吸收器302旋转，由此将离心力作用在RPB吸收器302上。溶剂可以由此以交叉或逆流形态接触包含CO2的烟道气302。一旦CO2被吸收到溶剂中，就可以使用水洗和/或酸洗来清洗剩余的烟道气。
在一个实施方式中，洗涤水可以通过RPB吸收器302的内径306供给。由此，洗涤水可以在离心力的作用下，径向穿过RPB吸收器302的填料流到RPB吸收器302的外径。在水洗期间，待处理的CO2贫化烟道气可以从RPB吸收器302的外径引入，并可以流向内径306，从而确保洗涤水和CO2贫化烟道气之间的逆流接触。类似地，可以使用酸性介质的浓溶液对所述CO2贫化烟道气提供酸洗。在水洗器和酸洗器之后，可以排出净化的CO2贫化烟道气308。
在一个实施方式中，可以使用多个RPB吸收器，即第一RPB吸收器和第二RPB吸收器，来代替RPB吸收器302。所述第一RPB吸收器和第二RPB吸收器可以具有较小的半径并且可以串联布置在公共轴上，用于除去烟道气304中存在的CO2。使已在第一RPB吸收器中除去一部分CO2的烟道气304从第一RPB吸收器的出口流向第二RPB吸收器的入口。在第二RPB吸收器内部，烟道气304可以与来自汽提器的贫溶剂交叉或逆流接触。从第二RPB吸收器获得的烟道气304可以是CO2贫化的，并可在排放到大气中之前被送去水洗。来自第一RPB吸收器的富溶剂可被送至汽提器进行再生。
在一个实施方式中，离开RPB吸收器302的富CO2溶剂310可被送至RPB O2消除器312。存在于烟道气304中的氧(O2)的一部分可被吸收到存在于RPB吸收器302内部的溶剂中。出于上述原因，这样的氧(O2)吸收是不被期望的。可以使用RPB O2消除器312从所述富溶剂中除去氧(O2)。由于产物CO2中O2的分压低，存在于溶剂中的液体溶解O2可转移至气相中。流314可以从RPB O2消除器312的顶部排出。接着，富CO2溶剂316可以随后离开RPB除氧器312，并可以提供至溶剂热交换器318。
一旦富CO2溶剂316在溶剂热交换器318中被贫CO2溶剂350加热，就可以将以高温存在的富CO2溶剂320提供至RPB汽提器322。冷却的贫CO2溶剂324在处理后进入RPB吸收器302。以高温存在的富CO2溶剂320可以供给至RPB汽提器322中。RPB汽提器322可以旋转产生离心力，当以高温存在的富CO2溶剂320分配到填料上时施加在该溶剂上。由于作用在RPB汽提器322上的离心力，以高温存在的富CO2溶剂320可经由RPB汽提器壳的内壁排出并积聚在溶剂贮槽中。
在一个实施方式中，积聚在溶剂贮槽中的溶剂328可被转移至再沸器330。溶剂328可以在再沸器330中被加热。可将在再沸器330中形成的蒸汽引入至RPB汽提器322的外径。在RPB汽提器322的内径处可以存在接取点，用于接收从RPB汽提器322出来的蒸汽和CO2。所述蒸汽和CO2可以被转移至冷凝器中，以将与CO2一起存在的蒸汽冷凝为冷凝物。冷凝后的水可以与CO2分离。蒸汽在冷凝器234中的冷凝可以导致跨越汽提器填料的压降被引起。这样的压降可以为水和CO2离开RPB汽提器322提供驱动力。可以引导与水分离的CO2 332用于下游处理，而CO2 332的一小部分可以供给至O2消除器312中。
在一个实施方式中，冷却的贫CO2溶剂324可以经由热回收器326进入RPB吸收器302。
图3B示出了框图3000，显示了用于从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的系统中的旋转填充床(RPB)吸收器3020的功能。在一个实施方式中，作为图3A的构造的替代，热回收器3260可以位于汽提器再沸器3300和溶剂热交换器3180之间的连接点上。在一个实施方式中，溶剂热交换器3180和RPB吸收器3020直接连通。框图3000的其它部件对应于图3A的部件，只是在相应参考数字的末尾添加“0”，例如图3A中的312是图3B中的3120等。
在一个实施方式中，如图4A的框图400所示，来自贫溶剂冷却器出口的贫溶剂402可被引入真空溶剂回收系统中。当热稳定盐(HSS)、降解产物和其它污染物的浓度大于2重量％时，可以操作所述热真空溶剂回收系统以从溶剂中除去它们。所述真空溶剂回收系统可以包括输入贫溶剂402供给至进料产物换热器404。进料产物换热器404通过用来自再沸器408的蒸气412加热，将所述混合物的温度从40℃增加到165℃。
来自进料产物换热器404的贫溶剂406然后可以传送至再沸器408。再沸器408可以使热流体循环进出，并可将所述溶剂的温度从165℃增加到180℃。可以在再沸器408中添加氢氧化钠以从热稳定盐和降解产物中释放出碳捕获溶剂。在一个实施方式中，可以将操作结束时的残余物410送往焚烧炉进行处置。经由进料产物换热器404的混合物的蒸气组分412可被提供至冷凝器416。蒸气组分412可以在送往吸收器之前被冷凝成液体418。所述热回收系统可以以半分批模式操作，从而使得HSS和杂质积聚在再沸器408中。该批次完成后，当液位低时，可以在再沸器408中添加水以促进残余物410退出。
在另一个实施方式中，如图4B的框图4000所示，来自贫溶剂泵出口的贫溶剂4020可以被引入真空溶剂回收系统。贫溶剂4020的温度可以是120℃。当热稳定盐(HSS)、降解产物和其它污染物浓度大于2重量％时，可以操作所述热真空溶剂回收系统以从溶剂中除去它们。所述真空溶剂回收系统可以包括输入贫溶剂4020供给至再沸器4080。
再沸器4080可以使热流体循环并可将溶剂的温度从120℃增加到180℃。可以在再沸器4080中添加氢氧化钠4200，以从热稳定盐和降解产物中释放溶剂。在一个实施方式中，可以在再沸器4080中添加脱矿质水4220。在一个实施方式中，可以将中压水蒸汽4240添加到再沸器4080中，并可将中压水蒸汽4260从再沸器4080中除去。在操作结束时，残余物4100可以被送到焚烧炉进行处置。所述混合物的蒸气组分4120可以传送至冷凝器4160。在一个实施方式中，可以将冷却水4300添加到冷凝器4160中，并可从冷凝器4160中除去冷却水4320。蒸气组分4120可以冷凝成液体4180，然后作为处理过的溶剂经由热交换器(未显示)送到吸收器。蒸气组分4120可以经由真空泵4280送往吸收器。所述热回收系统可以以半分批模式操作，从而使得HSS和杂质积聚在再沸器4080中。该批次完成后，当液位低时，可以在再沸器4080中添加水以促进残余物4100退出。
与静态床汽提塔相比，使用RPB汽提器的固有优势是RPB汽提器中的混合增强，这导致了CO2从液体到气相的传质更好。这能够利用比常规使用的汽提器尺寸小得多的RPB汽提器。利用所述用于从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的系统和方法的其它优势可包括：由于溶剂中的水较少，捕获单位质量CO2的能量需求降低；由于传质速度较高，碳捕获设备较小且资金成本降低；由于较短暴露于氧，溶剂降解和补充需求降低；由于阶段间冷却而增加了负载到溶剂中的CO2，捕获单位质量CO2的能量需求降低；以及由于RPB吸收器中的温度分布更均匀、RPB吸收器和RPB汽提器中的溶剂停留时间更短，溶剂降解和补充需求降低。
利用所述用于从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的系统和方法的其它优势可包括：尺寸较小，从而降低了水洗器和酸洗器的资金成本；通过将RPB、吸收器、水洗器、酸洗器和汽提器安装在单一轴上，降低了资金成本；降低了氧消除器的资金成本；由于除去了RPB吸收器中的温度突进(temperature bulge)而降低了气溶胶形成；以及利用真空热回收器，从而减少降解并且溶剂回收率高。
图5示出了根据一个实施方式的从烟道气捕获二氧化碳(CO2)的方法的流程图500。图5包含的流程图500结合以上解释的图中公开的要素来进行解释。
图5的流程图500显示了从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的架构、功能和操作。还应注意，在一些替代性实现中，方块中指出的功能可以不按图中指出的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，图5中连续显示的两个方块实际上可以基本上同时执行，或者所述方块有时可以按相反的顺序执行。另外，流程图中的工序描述或方块应理解为表示由诸如状态机之类的硬件结构做出的决定。流程图500以步骤502开始，并且进行至步骤526。
在步骤502，可以在该方法中启动洗涤水和酸性水的再循环。在步骤504中，可以启动RPB吸收器和RPB汽提器的旋转。此外，在步骤506中可以确保再沸器和吸收器贮槽中存在液体溶剂。在步骤508中，可以将蒸汽施加至再沸器并且可以让汽提器压力达到设定点压力。在步骤510中可以启动贫溶剂和富溶剂再循环泵的再循环。在步骤512中可以开始使烟道气流进入该方法。在步骤514中可以监测RPB汽提器的CO2产生。此后，在步骤516中可以在从RPB汽提器获得产物CO2的同时启动RPB O2消除器。在步骤518中可以停止烟道气的流动。它可以等到步骤520中产物CO2停止产生为止。在步骤522中可以停止向再沸器供应蒸汽，并且在步骤524中可以停止溶剂的再循环。最后，在步骤526中可以停止RPB汽提器、RPB吸收器、水洗器、酸洗器和O2消除器的旋转。
图6示出了根据一个实施方式的旋转填充床吸收器测试装置的示意框图600。旋转填充式吸收器测试装置使得能够在各种条件下测试溶剂，并使得能够在关键位置处测量温度和流量。通过将分别经由质量流量控制器604和质量流量控制器612的CO2 602和空气610混合来生成模拟烟道气。所述模拟烟道气被供给至具有热水614供应的增湿器606。增湿器606后的模拟烟道气温度由温度测量和控制器616测量和控制。然后可以将模拟烟道气供给至旋转填充床吸收器626中。旋转填充床吸收器的内径为0.08米，外径为0.3米，提供径向填充深度为0.11米。所述填充床沿旋转轴的长度为0.02米。旋转填充床吸收器626容纳在内径为0.36米的聚丙烯壳中。旋转填充床吸收器626由同步电动机以最大速度3000rpm驱动。
旋转填充床吸收器626从胺进料罐608供给溶剂，其中使用循环热水在胺进料罐608的620位置处通过热水系统622来加热溶剂。在流量测量器618处测量来自胺进料罐608的溶剂的流量，并且在温度测量器628处测量来自胺进料罐608的溶剂的温度。通过温度测量器630测量来自旋转填料床吸收器626的排出气体632的温度。通过温度测量器634测量排出胺636的温度。
实施例
实施例1：确定一系列溶剂的操作条件
在本实施例中，确定了一系列溶剂的操作条件。表1显示了所述溶剂的操作条件。
测量一定范围的溶剂流量和旋转速度下的CO2吸收。表1显示了参数设置范围。
表1：一系列溶剂的参数设置范围
对于各个测试，入口CO2 602为12摩尔％不变，这是煤烟道气的相似浓度，并且所述液体溶剂的温度为40℃。液气比是碳捕获方法的关键参数，因为吸收器在液体流量增加时显示出更高的性能，直到吸收器达到其溢流点为止。可以通过考虑随着溶剂量增加所需要的汽提器负荷增加来找到最佳流量，所述溶剂可以只是轻度负载CO2。增加汽提器负荷增加了进行碳捕获方法所需的能量。表1中显示的测试结果使得能够计算所需的传质单元数(NTUOG)。由在旋转速度为600rpm和L/G为3.3下对30重量％MEA的结果，入口CO2为12.1％和出口CO2为9.1％。因此，所需的传质单元数为：
此外，填充高度等于整体气相传质单元高度(HTUOG)乘以整体气相传质单元数(NOG)。假定测试设备的半径为0.11m，H＝0.11米，NTU＝0.28，则整体气相传质单元高度为：
发现气体传质单元高度为0.39米。这表明与静态床吸收器相比，旋转填充床吸收器的气相传质单元尺寸显著减小。表2示出了根据一个实施方式的来自五个溶剂试验的测试结果。
表2：来自五个溶剂试验的测试结果
MEA＝单乙醇胺，TU＝传质单元，NTU＝传质单元数
对每种溶剂都测试了一定范围的液气比和旋转速度。该测试提供了一种用于确定在600rpm下捕获90％CO2所需的旋转填充床吸收器尺寸的方法。
实施例2：通过模拟真空热回收器确定最大化溶剂回收所需的操作参数
在本实施例中，表3示出了真空热回收系统的实验结果。在实验装置中回收了来自操作中的CO2捕获设备的溶剂样品。表3中显示了所达到的回收率。而且，还进行了灵敏度分析的模拟，并优化了操作参数，以最大化回收率并最小化能量需求。
表3：真空热回收系统的实验结果
UOM＝测量单元
在本实施例中，使用真空热回收器模拟确定了最大化回收溶剂CDRMax的回收率所需的操作参数。表4示出的表格显示了根据一个实施方式的真空热回收器模拟结果。表4所示的表格中列出了在165℃的温度和0.75巴(绝压)下的最佳情况结果。
表4：真空热回收器模拟结果
UOM＝测量单元
实施例3：40℃下蒸气相中的CO2与溶剂中的CO2负载量(即浓度)的关系
在本实施例中，确定了40℃下蒸气相中的CO2与溶剂中的CO2负载量(即浓度)之间的关系。图7示出的图显示了40℃下蒸气相中的CO2分压与溶剂中的CO2负载量(即浓度)之间的气液平衡(VLE)关系。
实施例4：未负载CO2的溶剂和负载CO2的溶剂的粘度
在本实施例中，确定了未负载CO2的溶剂和负载CO2的溶剂的粘度。表5显示了40℃下未负载(没有CO2)溶剂的粘度和CO2负载溶剂的粘度。
表5：CO2负载溶剂和未负载(没有CO2)溶剂的粘度
在表5中，组分以重量％给出。每种情况下的余量都是脱矿质水。
DEEA＝2-(二乙氨基)乙醇
AHPD＝2-氨基-2-羟甲基-1,3-丙二醇
AEPD＝2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇
AEP＝2-哌嗪-1-乙胺
实施例5：RPB放大的定尺寸方法
在本实施例中，确定了一种RPB的设计，所述设计使得能够实现从含有10体积％CO2的“煤式”烟道气中以90％捕获率每天捕获10吨CO2的目标。
在本实施例中，利用经验关系，确定RPB的内径(di)、外径(ro)、内径(ri)和轴向长度(z)。然后使用所述参数确定所需的RPB横截面积和总体积。
在本实施例中，RPB的内径(di)尺寸应包括液体分配机构的空间，同时在RPB操作期间避免液体夹带和过度的气体速度。
在本实施例中，轴向长度(z)确定为给出在使得能够实现足够的填料体积以发生所需量的传质且不会招致溢流时的最小容许尺寸。
在常规静态系统中，指定的传质程度所需的填料高度(H)由以下表达式确定。其中填料的高度(H)是整体气相传质单元高度(HTUOG)与气相传质单元数(NTUOG)的乘积：
H＝NTUOGHTUOG
在RPB应用中，填充要求不同于常规的静态塔，因为它们相对于填料高度不是线性的。取而代之的是，使用一种类比，其中填料的横截面积(π(ro 2–ri 2))相当于常规系统中填料的高度(H)。这相对于整体气相传质单元面积(ATUOG)和整体气相传质单元数(NTUOG)以下面的等式表示：
为了确定填料的横截面积(π(ro 2–ri 2))，NTUOG和ATUOG二者必须已知并且可以使用以下表达式通过实验得出，其中yin是要吸收的组分的入口摩尔分数；yout是要吸收的组分的出口摩尔分数；QG是气体体积流量；z是RPB的轴向长度且KGa是气相传质系数：
在本实施例中，所述溶剂试验用原型RPB吸收器进行。使用CO2浓度为每摩尔溶剂碱度0.1摩尔CO2的贫溶剂来模拟真实CO2捕获设备中的预期条件。这样产生的气相传质系数是在所操作的CO2捕获设备的代表性条件下测量的。
在本实施例的溶剂试验中，必须计算气相传质系数。横截面积、轴向长度、气体体积流量已经知道，并且气体中CO2的入口摩尔分数(yin)和气体中CO2的出口摩尔分数(yout)二者均被测量。
在本实施例中，通过使用目的溶剂的KGa值使得能够缩放径向深度以实现从10体积％CO2的烟道气中捕获90％CO2。
实施例6：每天捕获1吨CO2的RPB的尺寸
在本实施例中，RPB的尺寸使得能够每天从烟道气中捕获1吨CO2的目标。
表6：每天从含有10体积％CO2的烟道气中以90％的捕获率捕获1吨CO2的RPB的尺寸参数
表6显示，RPB吸收器和汽提器的尺寸全部小于一米。RPB吸收器和汽提器相对小且紧凑。
实施例7：每天捕获10吨CO2的RPB的设计
在本实施例中，确定了使得能够实现如下目标的RPB的设计：每天从含有10体积％CO2的烟道气中以90％的捕获率捕获10吨CO2。
图8示出了CO2捕获系统1200。该CO2捕获系统1200可用于每天捕获10吨CO2。图8中的实线描绘了液体路径，而虚线描绘了气体路径。
在本实施例中，烟道气1201通过入口1201进入系统1200。在一个示例中，烟道气1201含有10体积％CO2，且温度为140℃。进入系统1200后的烟道气可以通过风扇1202。可能需要风扇1202以克服管道系统以及下游工序中的压降。
在本实施例中，CO2捕获系统1200中可以进行两个操作。
在第一个单元操作中，可通过使用穿过DCC鼓1204、DCC再循环泵1205和热交换器/DCC冷却器1206的水回路在直接接触冷却器(DCC)1203中冷却烟道气1201。DCC 1203可以是RPB。水可以在热交换器/DCC冷却器1206中冷却。来自烟道气1201的任何多余的冷凝物可以经由出口1207清除。
第二个单元操作可以是SOx塔1208，其可以用来经由碱洗除去诸如SOx和NOx的酸性气体物质。SOx塔1208可以是RPB。水的再循环回路穿过SOx鼓1209、SOx再循环泵1210和SOx冷却器1211。可以通过使用定量泵1213向水定量配给碱1212。该水可以接触SOx塔1208中的烟道气1201。多余的液体可经由出口1214从回路中清除。
在本实施例中，烟道气1201然后可以进入碳捕获吸收器容器1215。碳捕获吸收器容器1215可以是RPB。烟道气1201可以与逆流碳捕获溶剂接触。碳捕获吸收器1215具有两个填料阶段，在其中烟道气1201和碳捕获溶剂接触。在两个填料阶段之间，可以通过由中间冷却热交换器来控制碳捕获溶剂的温度，所述中间冷却热交换器由中间冷却交换器1218、中间冷却泵1217和中间冷却鼓1216组成。烟道气1201(其现在可能是CO2贫化的)离开碳捕获吸收器并通向水洗容器1219。水洗容器1219可以是RPB。碳捕获溶剂(其现在可能是富CO2的)可以经由富溶剂鼓1220离开碳捕获吸收器；碳捕获溶剂经由富溶剂增压泵1221从富溶剂鼓1220进入O2消除器1222。
在本实施例中，CO2贫化的烟道气1201可以进入水洗容器1219。在水洗容器1219中，CO2贫化的烟道气1201可以与穿过串联配置的两个水洗填料阶段1223和1226的两个再循环水回路接触。各个水回路1223和1226用洗涤水泵1224和1227循环并在热交换器1225和1228中冷却，然后返回到水洗容器1219。处理过的烟道气1201然后可以从出口1229传出。
在本实施例中，富CO2的碳捕获溶剂进入O2消除器1222。O2消除器1222可以是RPB。在O2消除器1222中，富CO2的碳捕获溶剂可以与二氧化碳流接触。然后可以使CO2和夹带的氧返回到吸收器1215。已经除去了氧的碳捕获溶剂可被泵送通过平衡鼓1230、富溶剂泵1231和交叉热交换器1232而进入汽提器容器1233。贫溶剂冷却器1242可以位于交叉热交换器1232和吸收器1215之间。
在本实施例中，可以将在再沸器1238中产生的蒸气供给至汽提器容器1233中，并用于加热碳捕获溶剂和从碳捕获溶剂中汽提CO2。汽提器容器1233可以是RPB。包含蒸汽、蒸发的溶剂组分和CO2气体的蒸气从汽提器容器1233进入回流交换器1234，在此可将其温度从120℃降至40℃。这导致蒸汽和溶剂组分冷凝成液相。该流然后进入回流罐1235，在此气态CO2从液体组分中脱离。所述液体组分然后作为回流返回到碳捕获备用溶剂中。所述液体回流可通过回流泵1236泵送到汽提器容器1233，同时CO2作为纯(>95％)CO2流经由出口1237从回流交换器传出。所述纯(>95％)CO2流中的一股返回到O2消除器1222，在此它充当O2消除工序中的吹扫气体。
在本实施例中，汽提器容器的操作压力为1巴(表压)，进入再沸器的蒸汽的操作压力为3.5巴(表压)(饱和)。所述汽提器、再沸器、回流交换器、回流罐、蒸汽冷凝物系统的设计压力为10巴(表压)。
在本实施例中，碳捕获溶剂(不再含有CO2)经由再沸器1238离开汽提器容器1233，在再沸器1238中可以使用贫溶剂泵1239将其泵送通过交叉热交换器1232，并经由贫溶剂冷却器1242回到碳捕获吸收器容器1215中。
在本实施例中，DCC 1203、SOx塔1208和水洗1219可以位于分开的RPB轴上。
实施例8：确定RPB工序设备的尺寸
在本实施例中，使用工序模拟软件，例如ProTreatTM(如Optimized Gas Treating公司提供的)，来确定常规静态技术的尺寸，然后使用实施例5的方法来确定RPB设备的尺寸。
表7示出了每天能够从10体积％CO2烟道气源捕获10吨CO2的RPB和常规静态技术的对比工序设备尺寸。
表7：每天能够从10体积％CO2烟道气源捕获10吨CO2的RPB技术和常规静态技术的对比工序设备尺寸
表7显示了RPB和常规静态等效技术的设备尺寸的对比数据。表7显示，RPB工序设备实现90％CO2捕获所需的填料体积减小了或接近于减小了一个数量级。
实施例9：确定包含RPB的系统中使用的辅助工序设备的尺寸
在本实施例中，使用工序模拟软件，例如ProTreatTM(如Optimized Gas Treating公司提供的)，来确定根据实施例8的包含RPB的系统中使用的辅助工序设备的尺寸。
表8、9和10示出了每天能够从10体积％CO2烟道气源捕获10吨CO2的RPB技术的设备尺寸。在所述表中，显示了这样的设备所需的泵、风扇、热交换器和罐的规格。
表8：RPB技术的泵和风扇的规格参数
表9：RPB技术的热交换器的规格参数
表10：RPB技术的罐的规格参数
本申请表明，所述RPB工序设备实现90％CO2捕获所需的填料体积减小了、或接近于减小了一个数量级。至少由于在提供相同或更大的CO2捕获能力中减少了资金支出且减小了尺寸，这是有益的。使用如本申请中所述的RPB提供了优于已知系统的益处。
尽管已经详细描述了本公开内容及其优势，但是应当理解，在不脱离由所附权利要求书限定的本公开内容的情况下，可以在本文中进行各种改变、取代和变更。而且，本申请的范围不意欲限于说明书中描述的工序、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定实施方式。从本公开内容中将容易领会，可以利用与本文描述的相应实施方式执行基本相同的功能或达到基本相同的结果的当前存在或以后开发的工序、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求书意欲将这样的工序、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤包括在其范围内。
当在本说明书和权利要求书中使用时，术语“包含”、“包括”及其变型意味着包括指定的特征、步骤或整数。该术语不应解释为排除其它特征、步骤或部件的存在。
在前述说明书、或所附权利要求书、或附图中公开的特征以其特定形式或在执行所公开的功能的手段、或者用于获得所公开的结果的方法或工序方面进行表达，可以酌情单独地或以这样的特征的任何组合加以利用，以其多样的形式来实现本发明。
Claims (38)
1.一种从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的方法，所述方法包括以下步骤：
将包含CO2的烟道气供给至至少一个循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器中，其中通过所述至少一个RPB吸收器的内径提供的溶剂向所述至少一个RPB吸收器的外径移动，并且其中所述溶剂与所述烟道气在对向流中反应。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：
将与CO2反应过的溶剂进行热再生，从而在所述方法中再利用所述溶剂。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：
使所述烟道气通过水洗和酸洗之一或两者以除去所述烟道气中存在的痕量溶剂；任选地，其中所述水洗和酸洗之一或两者在单独的旋转填充床(RPB)上进行。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述RPB的外壳安装在可旋转盘上。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述将包含CO2的烟道气供给至至少一个循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器的步骤包括将所述烟道气供给至两个、三个、四个、五个或六个循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述两个、三个、四个、五个或六个循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器串联布置在公共轴上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述溶剂与所述烟道气在对向流中反应以从所述烟道气中除去CO2并形成富CO2溶剂。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括以下步骤：
将所述富CO2溶剂传送至汽提器，其中所述汽提器用于从所述富CO2溶剂中汽提CO2从而形成贫CO2溶剂。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述汽提器是汽提塔、静态汽提塔或RPB汽提器。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的方法，其中将所述贫CO2溶剂重新引入所述至少一个循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器中。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：
将离开所述至少一个旋转填充床(RPB)吸收器的富CO2溶剂传送至旋转填充床(RPB)O2消除器、或静态填充床O2消除器；并从所述溶剂中消除溶解的O2。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述将离开所述旋转填充床(RPB)吸收器的富CO2溶剂传送至旋转填充床(RPB)O2消除器、或静态填充床O2消除器并从所述溶剂中消除O2的步骤消除90％以上存在于所述富CO2溶剂中的O2。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中各个旋转填充床(RPB)具有以下尺寸：
半径：0.2m至1.25m，或0.2m至0.8m；
轴向长度：0.02m至1.0m，或0.2m至0.6m；
体积：0.04m3至4.9m3，或0.04m3至0.6m3。
14.一种用于从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的系统，所述系统包含：
至少一个被构造成循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器，其中当所述RPB循环旋转时，通过所述至少一个RPB吸收器的内径提供的溶剂向所述至少一个RPB吸收器的外径移动，并且其中所述溶剂与烟道气在对向流中反应以捕获CO2。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述系统进一步包含：
用于将与所述CO2反应过的溶剂进行热再生从而在所述方法中再利用所述溶剂的部件。
16.根据权利要求14或权利要求15所述的系统，其中所述系统进一步包含：
水洗器和酸洗器之一或两者，其中使所述烟道气通过水洗器和酸洗器之一或两者的操作除去存在于所述烟道气中的痕量溶剂。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的系统，其中所述RPB的外壳安装在可旋转盘上。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的系统，其中所述系统包含两个、三个、四个、五个或六个被构造成循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述两个、三个、四个、五个或六个被构造成循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器串联布置在公共轴上。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的系统，其中所述溶剂与所述烟道气在对向流中反应以从所述烟道气中除去CO2并形成富CO2溶剂。
21.根据权利要求20所述的系统，进一步包含：
汽提器，其中所述汽提器被构造成从所述富CO2溶剂中汽提CO2从而形成贫CO2溶剂。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述汽提器是RPB汽提器。
23.根据权利要求21或权利要求22所述的系统，其中所述系统被构造成将所述贫CO2溶剂重新引入所述至少一个循环旋转的旋转填充床(RPB)吸收器中。
24.根据权利要求14至23中任一项所述的系统，进一步包含：
旋转填充床(RPB)O2消除器、或静态填充床O2消除器，用于从富CO2溶剂中消除O2，所述旋转填充床(RPB)O2消除器、或所述静态填充床O2消除器被定位为从离开所述至少一个旋转填充床(RPB)吸收器的富CO2溶剂中消除O2。
25.根据权利要求23所述的系统，其中所述旋转填充床(RPB)O2消除器、或静态填充床O2消除器被构造成消除90％以上存在于所述富CO2溶剂中的O2。
26.根据权利要求14至25中任一项所述的系统，其中各个旋转填充床(RPB)具有以下尺寸：
半径：0.2m至1.25m，或0.2m至0.8m；
轴向长度：0.02m至1.0m，或0.2m至0.6m；
体积：0.04m3至4.9m3，或0.04m3至0.6m3。
27.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，或根据权利要求14至26中任一项所述的系统，其中所述溶剂包含：
叔胺；和/或
位阻胺；和/或
多胺；和/或
碳酸盐缓冲盐；和/或
水(任选去离子水)；任选地，存在的水为10重量％至70重量％。
28.根据权利要求27所述的方法或系统，其中所述溶剂的粘度为1cp至100cp。
29.根据权利要求27或权利要求28所述的方法或系统，其中所述溶剂：
是US 2017/0274317A1中公开的任何溶剂；和/或
所述溶剂包含：
叔胺(例如N-甲基-二乙醇胺和/或2-(二乙氨基)乙醇)，和/或
位阻胺(例如2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、2-氨基-2-羟甲基-1,3-丙二醇和/或2-氨基-2-甲基-1-丙醇)，和/或
多胺(例如2-哌嗪-1-乙胺和/或1-(2-羟乙基)哌嗪)，和/或
碳酸盐缓冲剂(例如碳酸钾)，和/或
水(例如去离子水)。
30.根据权利要求27至29中任一项所述的方法或系统，其中所述溶剂包含：氨基位阻醇(任选地，氨基-2-甲基-1-丙醇)、多胺(任选地，氨基乙基哌嗪)和水。
31.一种旋转填充床(RPB)吸收器布置，包含两个、三个、四个、五个或六个被构造成循环旋转的RPB吸收器，其中所述RPB吸收器串联布置在公共轴上。
32.一种用于从二氧化碳(CO2)捕获溶剂中除去热稳定盐、降解产物和其它污染物的真空溶剂回收系统，所述真空溶剂回收系统包含：
进料产物换热器，被构造成增加二氧化碳(CO2)捕获溶剂的温度；
再沸器，被构造成进一步增加从所述进料产物换热器排出的二氧化碳(CO2)捕获溶剂的温度，使得所述热稳定盐、降解产物和其它污染物积聚在所述再沸器中；
所述进料产物换热器和所述再沸器呈流体连通，从而允许从所述二氧化碳(CO2)捕获溶剂中分批或半分批地除去热稳定盐、降解产物和其它污染物；以及，
冷凝器，用于降低从所述进料产物换热器排出的净化的二氧化碳(CO2)捕获溶剂的温度。
33.一种用于从二氧化碳(CO2)捕获溶剂中除去热稳定盐、降解产物和其它污染物的真空溶剂回收系统，所述真空溶剂回收系统包含：
再沸器，被构造成增加二氧化碳(CO2)捕获溶剂的温度，使得所述热稳定盐、降解产物和其它污染物积聚在所述再沸器中；
所述再沸器被构造成允许从所述二氧化碳(CO2)捕获溶剂中分批或半分批地除去热稳定盐、降解产物和其它污染物；以及
冷凝器，用于降低从所述再沸器排出的净化的二氧化碳(CO2)捕获溶剂的温度。
34.根据权利要求32或权利要求33所述的真空溶剂回收系统，其中所述真空溶剂回收系统与权利要求14至30中任一项所述的系统呈流体连通。
35.一种从烟道气中捕获二氧化碳(CO2)的方法，所述方法包括以下步骤：
提供碳捕获溶剂；
将所述碳捕获溶剂引入旋转填充床(RPB)吸收器和旋转填充床(RPB)汽提器、以及任选的O2消除器中；
向再沸器施加蒸汽；
使旋转填充床(RPB)汽提器中的碳捕获溶剂达到期望的压力；
围绕所述旋转填充床(RPB)吸收器和所述旋转填充床(RPB)汽提器泵送所述碳捕获溶剂；
将烟道气引入所述旋转填充床(RPB)吸收器中；
监测从所述旋转填充床(RPB)汽提器的二氧化碳(CO2)产生；
启动旋转填充床(RPB)O2消除器；或启动常规填充床O2消除器；
停止烟道气向所述旋转填充床(RPB)吸收器的流动；
监测从所述旋转填充床(RPB)汽提器的二氧化碳(CO2)产生，直至二氧化碳(CO2)的产生停止；
停止向所述再沸器供应蒸汽；
停止所述溶剂的循环；
停止所述旋转填充床(RPB)汽提器、吸收器、水洗器、酸洗器和O2消除器的旋转。
36.一种系统，基本上如图2、3A、3B或4A、4B或8中的任一者所展示。
37.一种方法，基本上如图5所展示。
38.本文公开的任何新颖特征或特征组合。
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