TW201350190A - 用於低排放二氧化碳捕獲之裝置及系統 - Google Patents

用於低排放二氧化碳捕獲之裝置及系統 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種用於捕獲來自由於含碳物質之燃燒所產生之廢氣中之二氧化碳CO2的方法,其涉及在一二氧化碳捕獲單元(10)中捕獲該二氧化碳。該廢氣中存在之該二氧化碳係藉由一碳酸化程序且緊接著藉由一脫碳程序釋放二氧化碳來形成一富含二氧化碳廢氣而被捕獲,其中包括在該脫碳程序中釋放之該二氧化碳之一部分的一再循環流經再循環以包含於該碳酸化程序中。

Description

用於低排放二氧化碳捕獲之裝置及系統
本發明係關於一種用於在一二氧化碳捕獲單元中之CO2捕獲的方法及系統。
如今世界上使用之大部分能量係自諸如煤炭、油及天然氣之含碳及氫燃料及有機燃料的燃燒衍生。此燃燒產生含高位準之二氧化碳的一廢氣。歸因於關於全球暖化之擔憂,日益要求減少二氧化碳至大氣層的排放。此係為何已經發展方法以在釋放至大氣層之前將二氧化碳自廢氣移除。
經配置以自廢氣捕獲二氧化碳之二氧化碳捕獲單元可連同不同類型之植物使用,例如根據例如在含氧燃料燃燒配置中之各種程序配置而操作的燃煤發電廠或燃油發電廠、廢棄物焚化爐、工廠及冶金廠等。二氧化碳捕獲單元之一種包括一種用於藉由一吸收劑之二氧化碳捕獲的系統。該吸收劑可係在二氧化碳(CO2)之吸收之後形成一金屬碳酸鹽的一金屬氧化物。在此一系統中,該金屬碳酸鹽接著經處理以釋放經捕獲之二氧化碳,並且如此吸收劑以一有效方式再生。一吸收劑之一實例係氧化鈣(CaO),並且使用此吸收劑之一系統通常稱為一再生鈣循環(RCC)。用於此一再生鈣循環(RCC)之一方法及系統係在US 6,737,031中描述。更具體言之,一種用於捕獲二氧化硫(SO2)及二 氧化碳(CO2)之方法係在其中描述。為二氧化碳之捕獲,該方法包括諸步驟,其中廢氣中存在之二氧化碳係由碳化捕獲並且接著被脫碳。經釋放之二氧化碳經轉移以進行進一步處理或儲存。經描述之方法適用於類似化石燃料或廢物之含碳物質的燃燒。
在系統中,廢氣自包括氧化鈣或碳酸鈣之固體分離。廢氣可包括二氧化碳(CO2)之部分。二氧化碳(CO2)經轉送以隨後使用或以進行地下儲存。
然而,即使二氧化碳自廢氣中捕獲,需要提高藉由該系統獲取之二氧化碳產品的純度。因此需要生產具有高純度二氧化碳之一產品的方法及系統。亦需要實質上無二氧化碳排放的一系統。
根據本發明之一態樣,提供一種用於自藉由含碳物質之燃燒產生之廢氣捕獲二氧化碳的方法,其中二氧化碳係在一二氧化碳捕獲單元中被捕獲,其包括一方法,其中廢氣中存在之二氧化碳係藉由一碳酸化程序且隨後接著藉由一脫碳程序釋放二氧化碳來形成一富含二氧化碳廢氣而被捕獲,並且將其中包括在脫碳程序中釋放之二氧化碳之一部分的一再循環流予以再循環以包含於碳酸化之程序中。
根據一實施例,該再循環流包括對應於在脫碳程序中釋放之二氧化碳之總量的1%至25%、較佳地2%至15%的一量之二氧化碳。同樣地,提供一種方法,其中再循環二氧化碳氣流之熱量回收。
根據一實施例,該方法進一步包括:在一氣體淨化單元中淨化藉由脫碳程序形成之富含二氧化碳廢氣,並且抽回包括來自該氣體淨化單元之二氧化碳的一排出氣流,並且再循環該排出氣流之至少一部分至碳酸化的程序,形成再循環流之至少一部分。此實施例之一優點係將原本可能會排出至大氣層之排出氣體中包括的二氧化碳在碳酸化程序中予以捕獲。因此,至大氣層之二氧化碳的排放進一步減少,並 且廢氣之二氧化碳的一較大部分被捕獲並且處理以進一步使用及/或進行二氧化碳封存。
根據一實施例,一氣體淨化單元包括冷凝二氧化碳之一程序以將二氧化碳自至少一其他氣體分離,該方法包括抽回包括來自冷凝二氧化碳程序之二氧化碳及該至少一其他氣體的排出氣流的至少一部分,並且再循環該排出氣流之至少一部分至碳酸化程序,形成再循環流之至少一部分。此實施例之一優點係來自一冷凝二氧化碳程序的排出氣體亦包括一些氣態二氧化碳。藉由再循環該排出氣體之至少一部分,排出氣體之二氧化碳含量之至少一部分被捕獲,藉此減少釋放至大氣層之二氧化碳的量。
根據一實施例,該方法包括抽回:將二氧化碳自至少一其他氣體分離之一冷凝二氧化碳程序的上游,在脫碳之程序中產生之富含二氧化碳廢氣的一流,並且將抽回流包含於再循環流中。此實施例之一優點係關於富含二氧化碳廢氣之二氧化碳的純度可提高,因為富含二氧化碳廢氣之一部分再循環至碳酸化程序,其中二氧化碳可自不想要之氣體分離,諸如含有於富含二氧化碳廢氣中的氮氣及氧氣。
而且,碳酸化之程序係由形成金屬碳酸鹽之金屬氧化物及二氧化碳的反應;較佳地該金屬氧化物係形成碳酸鈣(CaCO3)之氧化鈣的反應而執行。
根據本發明之另一態樣,提供一種用於自廢氣捕獲二氧化碳的系統,其包括:一二氧化碳捕獲單元,其中該二氧化碳捕獲單元包含:包括諸如金屬氧化物(MeO)之吸收劑的一第一反應器,其係用於一碳酸化反應;用於一脫碳反應之一第二反應器,其產生一富含二氧化碳廢氣;一管道,其轉送一富含二氧化碳之廢氣;及一管道,其再循環包括在該第二反應器中釋放之二氧化碳之一 部分的一再循環流至該第一反應器以進行碳酸化。
根據一實施例,該系統進一步包括用於淨化在該第二反應器中產生之富含二氧化碳廢氣的一氣體淨化單元,其中再循環一再循環流之管道經配置以再循環包括來自該氣體淨化單元之二氧化碳的一排出氣流至該第一反應器。此實施例之一優點係該排出氣體中包括之二氧化碳可被捕獲,藉此進一步減少釋放至大氣層之二氧化碳的量。
根據一實施例,一氣體淨化單元包括一CO2冷凝單元以冷凝二氧化碳以將二氧化碳自至少一其他氣體分離,其中再循環一再循環流之管道經配置以再循環包括來自該冷凝單元之二氧化碳及其他氣體的一排出氣流至該第一反應器。一CO2冷凝單元通常產生一排出氣體,除了要在此單元中移除之諸如氧氣、氮氣及氬氣的氣體之外,該排出氣體亦包括一些二氧化碳。藉由再循環來自該CO2冷凝單元之排出氣體之至少一部分至該第一反應器,排出氣體之二氧化碳含量的至少一部分可被捕獲。
在用於自廢氣捕獲二氧化碳之系統中,該富含二氧化碳廢氣之熱量可自該第一反應器分離,並且回收。熱量回收較佳地係藉由熱量交換而執行。通常,熱量回收係藉由熱量交換富含二氧化碳廢氣與較佳地在一空氣分離單元(ASU)中產生之經轉送至該第二反應器以脫碳的一水流循環及/或一氧氣流而執行。
而且,在提供之系統中,富含二氧化碳廢氣在該第二反應器下游進一步淨化。
藉由根據上文描述之方法及系統再循環富含二氧化碳廢氣,可能改良已知方法及系統的效能。該方法及系統之靈活性高並且可經調適以改變饋送至該碳酸化器及至該煅燒爐之流的品質。
藉由本發明之方法及系統,來自該系統之二氧化碳之排放的量減少。同樣地,與無一再循環流之再循環的系統相比,CO2之捕獲率 提高。
經描述之方法及系統之進一步優點係其至程序的緊密整合。
上文描述之特徵及其他特徵係藉由下列圖式及實施方式而例證。
1‧‧‧系統
10‧‧‧二氧化碳捕獲單元
20‧‧‧第一反應器
22‧‧‧導管
23‧‧‧管道
24‧‧‧管道
25‧‧‧管道
26‧‧‧管道
30‧‧‧旋風分離器
32‧‧‧熱交換器
33‧‧‧管道
34‧‧‧管道
35‧‧‧管道
36‧‧‧導管
37‧‧‧導管
50‧‧‧廢氣脫硫化單元
51‧‧‧管道
52‧‧‧熱交換器
53‧‧‧管道
54‧‧‧風扇單元
55‧‧‧管道
56‧‧‧熱交換器單元
57‧‧‧管道
58‧‧‧靜電集塵器(ESP)單元
59‧‧‧熱交換器單元
60‧‧‧第二反應器
61‧‧‧堆疊
63‧‧‧管道
65‧‧‧管道
71‧‧‧熱交換器單元
72‧‧‧導管
73‧‧‧管道
74‧‧‧管道
75‧‧‧空氣分離單元(ASU)
77‧‧‧靜電集塵器/靜電集塵器單元
80‧‧‧旋風扇單元/分離單元
90‧‧‧氣體淨化單元(GPU)
91‧‧‧低壓壓縮單元
92‧‧‧氣體乾燥器
93‧‧‧CO2冷凝單元
94‧‧‧高壓壓縮單元
95‧‧‧管道
96‧‧‧管道
97‧‧‧管道
98‧‧‧堆疊
99‧‧‧管道
圖1示意地描繪包括一再生鈣循環的一二氧化碳捕獲單元。
現在參考圖式,其等圖解說明例示性實施例,並且其中類似地編號類似元件。
一第一反應器20中發生之反應係一碳酸化反應,其中二氧化碳CO2係藉由一吸收劑吸收。更具體言之,該碳酸化反應係廢氣中存在之CO2與一金屬氧化物(MeO)的反應,根據下列簡圖形成MeCO3:MeO+CO2 → MeCO3
該反應係一放熱反應,其取決於用於捕獲二氧化碳之金屬氧化物以一溫度進行。
該反應之動力學對一最佳化程序是重要的;且控制該溫度對一有效反應是重要的。
二氧化碳之捕獲可憑藉形成(例如)石灰石之金屬碳酸鹽的不同金屬氧化物而發生。用於本發明之金屬氧化物可選自:氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鋅(ZnO)、及氧化鎂鈣(CaMgO),各自形成碳酸鈣(CaCO3)(例如以方解石或霰石之方式);碳酸鎂(MgCO3)(例如以菱鎂石之形式)、碳酸鋁(Al2(CO)3);碳酸鋅(ZnCO3)或以諸如白雲石(CaMg(CO3)2)之碳酸鎂鈣的形式。金屬氧化物之清單在此不予窮舉。
圖1進一步圖解說明本發明之系統之一實施例。
系統1包括一二氧化碳捕獲單元10,其包括包含第一反應器20及 一第二反應器60之一再生鈣循環(RCC)。廢氣(可在(例如)一燃煤發電廠或燃油發電廠、一廢棄物焚化爐、或一冶金廠中產生,二氧化碳CO2將自其捕獲)經由管道51轉送至一可選廢氣脫硫化單元50以脫硫該廢氣。該廢氣接著藉由一風扇單元54加壓。視情況,廢氣藉由一熱交換器52加熱,其中在廢氣導入第一反應器20之前,回收來自碳酸化反應器的熱量。反應器20係用於藉由碳酸化反應來捕獲二氧化碳CO2,且因此作為碳酸化反應器而起作用。
在此第一反應器20中,例如CaO(鍛石灰)之一金屬氧化物係用於吸著二氧化碳以形成金屬碳酸鹽,例如石灰石,即碳酸鈣(CaCO3)。因此,進入第一反應器20之廢氣之二氧化碳含量的至少一部分係在該第一反應器20中被吸收,導致形成一耗乏二氧化碳的廢氣。如上文提到,碳酸化反應係一放熱反應。在進入該第一反應器20之前,廢氣經加壓至通常為50 mbar至400 mbar的壓力,其中以約100 mbar的壓力較佳,且經加熱至300℃至650℃的溫度,以達到一優化吸著。
具有一經減少含量之二氧化碳的廢氣,即一耗乏二氧化碳之廢氣經由流體連接之管道57自該第一反應器20轉送。廢氣可在一單個步驟中或在多個步驟中視情況地冷卻,熱量在一熱交換器單元56中及/或在熱交換器52中回收。如先前提到,熱交換器52對於預先加熱將導入第一反應器20中之廢氣係有用的。亦可提供其他熱交換器(未展示)以回收熱量。在耗乏二氧化碳之廢氣經由流體連接管道55轉移以進一步處理及/或釋放至大氣層之前,經由管道57轉送之耗乏二氧化碳的廢氣可經處理,以移除粉塵(例如在一靜電集塵器(ESP)單元58中或在任何其他適當之粉塵移除設備中)。
視情況,如本文先前描述,可在一熱交換器單元59中回收亦來自第一反應器20之內側的熱量。
在第一反應器20中,二氧化碳係藉由與諸如氧化鈣(鍛石灰)之金 屬氧化物的反應而被捕獲,形成金屬碳酸鹽MeCO3,諸如碳酸鈣(CaCO3)。
在第一反應器20中發生之反應為:MeO+CO2 → MeCO3
第一反應器20亦可指示為「碳酸化器」,並且反應可指示為「碳酸化法」。廢氣中之CO2與氧化鈣CaO之間的反應的碳酸化反應以通常在約600℃至700℃之間、較佳地約650℃的一溫度進行。碳酸化法係一放熱反應,因此產生熱量並且應該移除該熱量以優化良率,因此優化藉由金屬氧化物捕獲之廢氣之二氧化碳的百分比。
來自第一反應器20,富含例如碳酸鈣CaCO3之金屬碳酸鹽,但是亦含有一特定量之未反應金屬氧化物的固體材料經轉送至放置於第一反應器20下游的第二反應器60。包括耗乏二氧化碳之廢氣及固體的一混合物的一流經由流體連接導管22自第一反應器20傳送。
經由導管22自第一反應器20轉送之流的固體係藉由在一旋風分離器30中的分離而提取。該固體流包括作為主要成分之金屬碳酸鹽,但是未反應之金屬氧化物亦可存在於固體材料中。
自耗乏二氧化碳之廢氣分離之固體材料的流經由管道23自旋風分離器30傳送。在管道23中傳送之固體材料的流可取決於經選擇之配置而分為若干流。管道23之固體材料流之一部分經由管道24轉送至第二反應器60。管道23之固體材料流之一進一步部分經由管道25再循環至第一反應器20。而且,管道23之固體材料流之另一部分經由管道26轉送以進一步處理。固體流包括例如氧化鈣CaO之金屬氧化物與諸如碳酸鈣CaCO3之金屬碳酸鹽的一混合物。視情況地,管道26中之固體材料的熱量係藉由由熱交換器32展示之熱量交換而回收。
循環之固體材料的量大於流動進入碳酸化器之廢氣質量通常達1.5至4倍高。
旋風分離器30中分離之耗乏二氧化碳的廢氣係經由如上文描述之管道57轉送。在熱交換器52中之選用之熱量回收之後,及/或例如在靜電集塵器58中的清潔之後,耗乏二氧化碳之廢氣可經由管道57及55轉送至一堆疊61,耗乏二氧化碳之廢氣經由該堆疊61釋放至大氣層。
在第二反應器60中,例如碳酸鈣CaCO3之金屬碳酸鹽在碳酸鈣CaCO3之加熱之後,分解為例如CaO(鍛石灰)的金屬氧化物及二氧化碳CO2。第二反應器60中發生之反應係:MeCO3 → MeO+CO2
因此,第二反應器60之程序係在以高溫度與氧氣反應時形成MeO與CO2的MeCO3的一脫碳。第二反應器60亦稱為「煅燒爐」,並且其中發生之程序亦稱為「煅燒」。該反應係吸熱反應,並且在800℃至1100℃的一溫度、通常在約900℃至950℃的一溫度執行。因此,在第二反應器60中發生之脫碳、或「煅燒」產生固體形式之一金屬氧化物MeO,及富含二氧化碳CO2之一氣體,此氣體下文稱之為「富含二氧化碳廢氣」。
當金屬碳酸鹽係碳酸鈣時,自第一反應器20「煅燒爐」轉送之固體材料包括作為一主要部分的碳酸鈣CaCO3,但一些氧化鈣CaO及二氧化碳CO2亦經由導管24轉送至第二反應器60。
氧氣或空氣之一流經由管道63及65轉送至第二反應器煅燒爐60。
第二反應器60亦可憑藉碳酸鈣CaCO3之一第二部分經由導管36、及類似煤炭之燃料經由導管37而饋送。
在第二反應器60「煅燒爐」中之反應之後,由碳酸鈣CaCO3之分解產生之主要包括氧化鈣CaO的固體經由導管72自第二反應器60轉移至例如一旋風分離器的一分離單元80,以將固體自因為脫碳反應產生 之富含二氧化碳廢氣分離。富含二氧化碳廢氣流經由管道73自旋風分離器80轉送,流之熱量可由一熱交換器單元71中的熱量交換而回收。氣流經由管道74而進一步轉送。視情況地,富含二氧化碳廢氣流之熱量亦可經回收以加熱來自一空氣分離單元(ASU)75的一富含氧氣之流。經由管道74轉送之富含二氧化碳廢氣之流中存在的粉塵顆粒可藉由例如一靜電集塵器77或另一適當之粉塵移除設備而移除。
在空氣分離單元(ASU)75中,氧氣自空氣分離,其係一種提高連接至第二反應器60煅燒爐之含氧燃料燃燒器的能量效率的方式,並且係一種減少混合至富含二氧化碳廢氣中之諸如氮氣N2之不想要氣體的量的一方式。在空氣分離單元75中之空氣的處理之後,經由管道65轉送至第二反應器60之氧氣氣流可具有例如至少90 mol-%氧氣的一高純度。
管道74之富含二氧化碳廢氣流接著進一步轉送至一氣體淨化單元(GPU)90。該GPU90包括旨在淨化管道74之富含二氧化碳廢氣流的各種單元,以獲取可排散以進行CO2封存及/或可在使用二氧化碳之一技術程序中使用之一純二氧化碳終端產品。在一實例中,該GPU90可包括一低壓壓縮單元91、一氣體乾燥器92、一CO2冷凝單元93、及一高壓壓縮單元94。在低壓壓縮單元91中,富含二氧化碳廢氣流經壓縮達(例如)15 bar至60 bar絕對壓力的壓力。在可(例如)包含分子篩材料之氣體乾燥器92中,自富含二氧化碳廢氣流移除水蒸氣之一剩餘部分的大部分。在CO2冷凝單元93中,富含二氧化碳廢氣流(例如)藉由一相變程序經冷卻達諸如0℃至零下55℃的低溫度以引起CO2的冷凝。CO2可冷凝至一液體狀態。諸如氧氣O2、氮氣N2及氬氣Ar之其他氣體成分在CO2冷凝單元93之溫度處不冷凝。有時稱為不可冷凝氣體之此等氣體成分的一流係經由一管道95自CO2冷凝單元93移除。經由管道95移除之不可冷凝氣體的流亦包括一些二氧化碳CO2,因為富含二氧 化碳廢氣流之二氧化碳在CO2冷凝單元93中不完全冷凝。經由管道95移除之氣流可稱為「排出氣流」,並且包括氮氣氣體、氧氣氣體、及氬氣氣體的至少一者,並且亦可包括一些二氧化碳氣體。
CO2冷凝單元93中產生之經冷凝二氧化碳具有高純度,並且視情況地在經蒸發之後自CO2冷凝單元93轉送至高壓壓縮單元94。在高壓壓縮單元94中,二氧化碳經壓縮達例如100 bar至150 bar絕對壓力的一壓力。經壓縮之二氧化碳經由一管道96離開高壓壓縮單元94,經壓縮二氧化碳可經由該管道96轉送以封存,以在一技術程序或其他處理或用途中使用。
將體會氣體淨化單元(GPU)90可係較上文描述之另一類型,並且可包括較先前描述之該等單元91、92、93、94的其他單元。而且,該等單元91、92、93、94之一或若干者可自該氣體淨化單元(GPU)90省略,及/或以較圖1中描述之其他方式配置。仍進一步,一排出氣流可自氣體淨化單元(GPU)90之其他位置移除,作為經由管道95自CO2冷凝單元93移除的替代,或與其組合。
根據一實施例,離開CO2冷凝單元93之整個排出氣流作為一再循環流經由管道95再循環至第一反應器20。根據一替代實施例,排出氣流之一部分經由一管道99轉送至諸如一堆疊98的另一設備。
根據一實施例,管道74之富含二氧化碳廢氣流的一再循環流經由一管道97再循環至管道95(不通過氣體淨化單元(GPU)90),並且進一步至第一反應器20「碳酸化器」。可與來自(例如)CO2冷凝單元93之一排出氣流之再循環組合,或作為其替代,經由管道97之富含二氧化碳廢氣流之一部分之此再循環可進一步減少富含二氧化碳廢氣流之不可冷凝氣體的量,因為在經由管道97再循環之富含二氧化碳廢氣流之部分在第一反應器20「碳酸化器」中處理時,不可冷凝氣體之一部分可經由管道57、55及堆疊61而耗散。
因此,來自CO2冷凝單元93之一排出氣流及/或富含二氧化碳廢氣流之一部分(作為一再循環流並且與經由管道53轉送之廢氣組合)經由管道95轉送、再循環至第一反應器20「碳酸化器」。經由管道95轉送之再循環流的二氧化碳CO2含量係包含於第一反應器20中發生的反應中。經由管道95再循環至第一反應器20「碳酸化器」之二氧化碳的量可(例如)對應於在第二反應器60中分離之二氧化碳之總量的約1%至25%,較通常係2%至15%。因此,針對離開第二反應器60並且經由管道74轉送的每kg二氧化碳,10克至250克二氧化碳通常經由管道95及/或97再循環(作為至第一反應器20「碳酸化器」之一再循環流)。在第一反應器20「碳酸化器」中,捕獲經由管道95再循環之二氧化碳的至少一部分。
經由管道95轉送之富含二氧化碳廢氣包括藉由至第一反應器20之再循環而回收的熱量。而且,包括於經由管道95離開CO2冷凝單元93之排出氣流中的二氧化碳可在第一反應器20「碳酸化器」中被捕獲。此實質上減少經由堆疊61及/或堆疊98自系統1排出至大氣層之二氧化碳的總量。
在進入第一反應器20「碳酸化器」時,再循環二氧化碳流通常可能具有約1 bar至1.4 bar的壓力。
相對於經由管道74轉送至氣體淨化單元(GPU)90之氣體的二氧化碳,經由管道97至第一反應器20之富含二氧化碳廢氣之一部分的再循環提高純度。
來自分離單元80,主要包括藉由諸如碳酸鈣CaCO3之金屬碳酸鹽MeCO3之分解產生之諸如CaO之金屬氧化物MeO的固體流經由管道33轉移。憑藉轉送固體材料之一部分返回第一反應器20之管道34,及轉送固體材料之另一部分返回第二反應器60的管道35,該流可分為若干流。
總結而言,一種用於捕獲來自由於含碳物質之燃燒所產生之廢氣中的二氧化碳CO2的方法涉及在一二氧化碳捕獲單元10中捕獲二氧化碳。廢氣中存在之二氧化碳係藉由碳酸化之一程序且隨後接著藉由一脫碳程序釋放二氧化碳來形成一富含二氧化碳廢氣而被捕獲,其中包括在脫碳程序中釋放之二氧化碳之一部分的一再循環流經再循環以包含於碳酸化的程序中。
雖然已經參考各種例示性實施例而描述本發明,但是熟悉此項技術者將瞭解可不脫離本發明之範疇而做出各種改變並且等效物可替代其元件。而且,可不脫離其本質範疇而做出許多修改以將一特定情況或材料調適為本發明之教示。因此,旨在不將本發明限於作為為執行本發明而設計之最佳模式所揭示的特定實施例,而是本發明將包含落入隨附申請專利範圍之範疇內的所有實施例。
1‧‧‧系統
10‧‧‧二氧化碳捕獲單元
20‧‧‧第一反應器
22‧‧‧導管
23‧‧‧管道
24‧‧‧管道
25‧‧‧管道
26‧‧‧管道
30‧‧‧旋風分離器
32‧‧‧熱交換器
33‧‧‧管道
34‧‧‧管道
35‧‧‧管道
36‧‧‧導管
37‧‧‧導管
50‧‧‧廢氣脫硫化單元
51‧‧‧管道
52‧‧‧熱交換器
53‧‧‧管道
54‧‧‧風扇單元
55‧‧‧管道
56‧‧‧熱交換器單元
57‧‧‧管道
58‧‧‧靜電集塵器(ESP)單元
59‧‧‧熱交換器單元
60‧‧‧第二反應器
61‧‧‧堆疊
63‧‧‧管道
65‧‧‧管道
71‧‧‧熱交換器單元
72‧‧‧導管
73‧‧‧管道
74‧‧‧管道
75‧‧‧空氣分離單元(ASU)
77‧‧‧靜電集塵器/靜電集塵器單元
80‧‧‧旋風扇單元/分離單元
90‧‧‧氣體淨化單元(GPU)
91‧‧‧低壓壓縮單元
92‧‧‧氣體乾燥器
93‧‧‧CO2冷凝單元
94‧‧‧高壓壓縮單元
95‧‧‧管道
96‧‧‧管道
97‧‧‧管道
98‧‧‧堆疊
99‧‧‧管道

Claims (15)

  1. 一種用於捕獲來自由於含碳物質之燃燒所產生之廢氣中之二氧化碳(CO2)的方法,其包括:在一二氧化碳捕獲單元(10)中捕獲該二氧化碳,其中該廢氣中存在之該二氧化碳係藉由一碳酸化程序且緊接著藉由一脫碳程序釋放該二氧化碳而形成一富含二氧化碳廢氣而被捕獲;及將包括在該脫碳程序中釋放之該二氧化碳之一部分之一再循環流予以再循環,以包含於該碳酸化程序中。
  2. 如請求項1之方法,其中該再循環流包括對應於在該脫碳程序中釋放之二氧化碳之總量之1%至25%之一量的二氧化碳。
  3. 如請求項1之方法,進一步包括:在一氣體淨化單元(90)中淨化藉由該脫碳程序形成之該富含二氧化碳廢氣;抽回包括來自該氣體淨化單元(90)之二氧化碳之一排出氣流;及將用以形成該再循環流之至少一部分之該排出氣流的至少一部分再循環至該碳酸化程序。
  4. 如請求項3之方法,其中該氣體淨化單元(90)冷凝二氧化碳以將二氧化碳自至少一其他氣體分離,抽回包括來自該冷凝二氧化碳程序之二氧化碳及該至少一其他氣體之該排出氣流的至少一部分,並且將用以形成該再循環流的至少一部分之該排出氣流的至少一部分再循環至該碳酸化程序。
  5. 如請求項1之方法,進一步包括:在用以將二氧化碳自至少一其他氣體分離之一冷凝二氧化碳程序的上游處,抽回該脫碳程序中產生之富含二氧化碳廢氣的 氣流;及將該抽回流包含於該再循環流中。
  6. 如請求項1之方法,其中至少部分回收該富含二氧化碳氣流(74)的熱量。
  7. 如請求項6之方法,其中自該富含二氧化碳氣流回收之該熱量的至少一部分係使用於一用以產生一富含氧氣流的空氣分離單元(75)中。
  8. 如請求項1之方法,其中該碳酸化程序係藉由一金屬氧化物與二氧化碳之反應而形成金屬碳酸鹽而執行。
  9. 一種用於捕獲來自廢氣之二氧化碳的系統,其包括:一二氧化碳捕獲單元(10),其中該二氧化碳捕獲單元(10)包含:包括諸如金屬氧化物(MeO)之吸收劑之一第一反應器(20),用於進行一碳酸化反應;用於一脫碳反應之一第二反應器(60),其產生一富含二氧化碳廢氣;一管道(74),其轉送一富含二氧化碳廢氣;及一管道(95),其再循環包括在該第二反應器(60)中釋放之該二氧化碳之一部分之一再循環流至該第一反應器(20),以進行碳酸化。
  10. 如請求項9之系統,進一步包括用於淨化在該第二反應器(60)中產生之該富含二氧化碳廢氣之一氣體淨化單元(90),其中再循環一再循環流之該管道(95)經配置以再循環包括來自該氣體淨化單元(90)之二氧化碳之一排出氣流至該第一反應器(20)。
  11. 如請求項9之系統,進一步包括用於淨化在該第二反應器(60)中產生之該富含二氧化碳廢氣之一氣體淨化單元(90),及用於冷凝 二氧化碳以將二氧化碳自至少一其他氣體分離之該氣體淨化單元(90)之一CO2冷凝單元(93)部分,其中再循環一再循環流之該管道(95)經配置以再循環包括二氧化碳及來自該CO2冷凝單元(93)之該其他氣體之一排出氣流至該第一反應器(20)。
  12. 如請求項9之系統,其中至少部分回收自該第二反應器(60)分離之該富含二氧化碳廢氣之該熱量。
  13. 如請求項12之系統,進一步包括用於產生一富含氧氣流之一空氣分離單元(75),該空氣分離單元(75)經配置以回收該富含二氧化碳廢氣之該熱量的至少一部分。
  14. 如請求項9之系統,其中該富含二氧化碳廢氣在該第二反應器(60)下游進一步淨化。
  15. 如請求項14之系統,其中該富含二氧化碳廢氣在一靜電集塵器單元(77)中進一步淨化。
TW102101396A 2012-01-13 2013-01-14 用於低排放二氧化碳捕獲之裝置及系統 TW201350190A (zh)

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