TWI516723B - 用於液化來自燃燒裝置之煙道氣的方法及裝置 - Google Patents

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Description

用於液化來自燃燒裝置之煙道氣的方法及裝置
本發明係關於用於液化含於煙道氣中之CO2的方法及器件。
用於從燃燒煙道氣中產生CO2之多數低溫方法使用具有兩個或兩個以上分離級之習用分離方案。在圖1中，將此一裝置展示為方塊圖。
在圖1及圖2中，由所謂之旗標指示在煙道氣流以及CO2之各個點處之溫度及壓力。屬於每一旗標之溫度及壓力彙編於下文中之一圖表中。熟悉此項技術者顯而易見此等溫度及壓力意指一實例。溫度及壓力可端視煙道氣之成分、環境溫度及液態CO2之所請求純度而變化。
在一第一壓縮機1中，將煙道氣壓縮。此壓縮可係一多級壓縮過程，其中在每一壓縮級(未展示)之間具有冷卻器及水分離器以自煙道氣分離出多數的水蒸氣(各別的為水)。
在圖1中，以參考編號3表示煙道氣流。當正由第一壓縮機1噴射時，該煙道氣具有明顯高於環境溫度之一溫度且接著被一第一冷卻器5冷卻至約13℃。壓力係約35.7巴。
藉由一適合乾燥過程(例如，在一乾燥器7中經吸附乾燥)使仍含於煙道氣流3中之水分脫水，且隨後將其輸送至一第一分離級9。此第一分離級9包括一第一熱交換器11及一第一分離滾筒13。第一熱交換器11用於冷卻煙道氣流3。由於此冷卻之結果，發生含於煙道氣流3中之CO2之部分冷凝。因此，煙道氣流3作為兩相混合物進入第一分離滾筒13。在第一分離滾筒13中，藉助重力來分離煙道氣流之液相及氣相。在第一分離滾筒中，壓力係約34.7巴且溫度係-19℃(參見，5號旗標)。
在第一分離滾筒13之底部處，提取液態CO2且經由第一減壓閥15.1將其膨脹至約18.4巴之壓力(參見，參考第3.1號)。此產生介於-22℃與-29℃之間之CO2溫度(參見，10號旗標)。在第一熱交換器11中，藉由煙道氣流3來加熱煙道氣之部分CO2流3.1並使其蒸發。在第一熱交換器11之出口處，部分流3.1具有約25℃之溫度及約18巴之壓力(參見，11號旗標)。
當接著在第一分離滾筒13之頭部處提取第二部分流3.2時，顯然，自第一分離滾筒13中提取之呈氣態之此部分流3.2在第二熱交換器17中冷卻且部分冷凝。之後，將亦作為兩相混合物存在之此部分流3.2輸送至第二分離滾筒19。第二熱交換器17及第二分離滾筒19係第二分離級21之主要組件。
在第二分離滾筒19中，同樣發生在部分流3.2之液相及氣相之間之重力支援之分離。在第二分離滾筒19中，存在約34.3巴之壓力及約-50℃之溫度(參見，11號旗標)。
在第二分離滾筒19之頭部處，提取第二分離滾筒19中之氣相(所謂之廢氣23)，在第二減壓閥15.2中將其膨脹至約17巴，以使其冷卻至約-54℃。
在圖中，以參考編號23表示廢氣。廢氣23以串流方式流過第二熱交換器17藉此冷卻反向流中之煙道氣3.2。
在第二分離滾筒19之底部處，提取液態CO2且在一第三減壓閥15.3中將其膨脹至約17巴，以使其亦達到-54℃之一溫度(參見，7a號旗標)。亦將此部分流3.3輸送至第二熱交換器17。其中液態CO2之一部分蒸發且自第二熱交換器19中提取一部分流3.3.1，在一第四減壓閥15.4中將其膨脹至約5至10巴，以便亦在此處達到-54℃之一溫度(參見，7b號旗標)，且同樣將其輸送至第二熱交換器17。
在部分流3.3.1以串流方式流過第二熱交換器17之後，其再次與部分流3.3彙集在一起且被輸送至第一熱交換器11。在第一熱交換器11之入口處，此部分流具有約5至10巴之一壓力以及-22至-29℃之一溫度(參見，14號旗標)。
此部分流3.3在第一熱交換器11中吸納熱量，使得在第一熱交換器11之出口處其具有約-7℃之一溫度以及約5至10巴之一壓力。將第三部分流3.3輸送至第一壓縮級處之一第二壓縮機25，而將具有約18巴之一壓力之部分流3.1輸送至圖1中所示之三級壓縮機25處之第二壓縮級。
圖1中未展示第二壓縮機25之各個級之間之中間冷卻器及用於經壓縮CO2之一後冷卻器。
在第二壓縮機25之出口處，經壓縮CO2具有介於60巴與110巴之間之一壓力以及80℃至130℃之溫度。在後冷卻器(其未經展示)中，將CO2冷卻降低至環境溫度。
若需要，可將CO2直接饋送至管線中或將其液化且自一第一CO2泵27(例如)輸送至一管線(未展示)中。第一CO2泵27使液態CO2之壓力升高至管線中給定之壓力。
返回至廢氣23，可看出廢氣以串流方式流過第二熱交換器17及第一熱交換器11，藉此吸納來自煙道氣流3之熱量。在第一熱交換器11之出口處，廢氣具有約26℃至30℃之一溫度以及約26巴之一壓力(參見，16號旗標)。
為最大化能量回收，已知藉助一廢氣過熱器29來使廢氣23過熱，且接著將其輸送至一膨脹渦輪機31或任何其他膨脹機器。其中機械能經再循環且之後，廢氣以約對應於周圍壓力之一低壓被噴射至周圍環境中。
藉助圖1闡述之用於液化CO2之此裝置係相對簡單且運轉起來無問題。用於自發電廠(例如，以礦物燃料為燃料)之煙道氣中產生液態CO2之此方法及此裝置的缺點係其對發電廠之淨效率度具有負面效應之高能量需求。
本發明提供用於液化含於煙道氣中之CO2的一種方法及一種裝置，該方法及裝置以一減少之能量需求操作且因此增加發電廠之淨效率度。
同時，該方法係簡單的且操作技術可順利地控制以保證一穩健且無故障操作。
根據本發明之一實施例，此等優點係藉由在液態CO2之部分流3.2從第二熱交換器17退出之後將其輸送至一第三分離滾筒而實現，該第三分離滾筒具有約16.5巴之一壓力以及-47℃之一溫度。此處同樣發生液相及氣相之一分離，且藉由一第二CO2泵使液相之一顯著部分增加壓力(參見，7e號旗標)，之後將其膨脹且可因此用於在第二熱交換器中進行冷卻。然而，必須將此部分流膨脹至僅20巴，以便可將其與來自第一分離滾筒之液相一起輸送至第一熱交換器，且之後輸送至第二壓縮機之第二壓縮級。
此方法之一個優點係僅必須將液態CO2之存在於最後分離級處之液態CO2的一較小部分膨脹至5至10巴之一壓力。而此使得將液態CO2之一顯著較大部分膨脹至約18巴之一壓力以便可將此增加之部分注入於第二壓縮機之第二壓縮級中成為可能。此導致第二壓縮機25所需能量之一顯著減少，此對上游發電廠之一經改良淨效率度具有直接效應。相同情形應用於方法技術方案8至10。在下文中結合圖2解釋附屬技術方案之優點。
參考圖式，其中在各種圖中相同物項編有相同編號。
參考圖2，在第一壓縮機1、第一冷卻器5、乾燥器7、第一熱交換器11及第一分離滾筒13中處理煙道氣流3完全如藉由圖1闡述而發生。同樣，如圖1中所解釋，在第一分離滾筒13之頭部處提取氣相3.2，將其運送穿過第二熱交換器17且接著輸送至第二分離滾筒19。在第二分離滾筒19中，將部分流3.2之兩個相(液相及氣相)分為廢氣流23及液態CO2。在第二分離滾筒19之底部處，提取此部分流且具有諸如圖1中之參考編號3.3。
如已藉助圖1解釋，在第三減壓閥15.3中，將部分流3.3膨脹至15.5巴之壓力，藉此冷卻至-54℃。部分流3.3流過第二熱交換器17，藉此吸納來自煙道氣之部分流3.2之熱量且以約-47℃之溫度(參見，8號旗標)進入，並被輸送至第三分離滾筒33中。
在第三分離滾筒33中，該部分液態及部分氣態之CO2具有約16.5巴之壓力及-47℃之溫度(參見，9號旗標)。
在第三分離滾筒33之頭部處，提取氣相且在第四減壓閥15.4中使其膨脹。在圖2中，以參考編號3.4表示在第三分離滾筒33之頭部處提取之氣態部分流。在第三分離滾筒33之最低處，提取一較小液態部分流3.5且在第五減壓閥15.5中使其膨脹。隨後，再次將部分流3.4及3.5彙集在一起。則該等部分流具有約5至10巴之一壓力及-54℃之一溫度(參見，7d號旗標)。
藉由一第二CO2泵35，使第三分離滾筒33中存在之液態CO2達到一第六部分流3.6中之約20巴至23巴之一經增加壓力位準(參見，7e號旗標)。
在一第六減壓閥15.6中，將目前已為液態之CO2膨脹至約20巴之一壓力以及-45℃之一溫度。藉助此部分液態部分氣態之CO2，將第二熱交換器17中之煙道氣流3.2冷卻。由於部分流3.6之入口溫度係高於廢氣23以及部分流3.3之入口溫度，因此部分流3.2首先藉助部分流3.6而冷卻。因此，即使此較高溫度為-47℃，亦可吸納來自部分流3.2之熱量。在圖2中亦可以圖形方式清楚地看到此事實。
部分流3.2以約-22℃至-29℃之一溫度離開第二熱交換器17，且與之前自第一分離滾筒13提取之部分流3.1彙集在一起。由於在第一分離滾筒13中存在約34.5巴之一壓力，因此在一第七減壓閥15.7中將來自第一分離滾筒13之液態部分流3.1膨脹至約20巴。此等彙集在一起之兩個部分流3.1及3.6以約-22℃至-29℃之一溫度(參見，10號旗標)進入第一熱交換器11，藉此吸納來自煙道氣流3之熱量。該等部分流以約25℃之一溫度及約18巴之一壓力(參見，11號旗標)離開第一熱交換器且可因此被輸送至第二壓縮機25之第二壓縮級。
由於可將部分流3.1及3.6輸送至第二壓縮機25之第二壓縮級，因此對應地減少必須輸送至第二壓縮機25之第一壓縮級之部分流3.3。因此，第二壓縮機25所需之能量較小。此對根據本發明之裝置之能量需求具有正面效應。
減少CO2液化設備之能量需求之一第二可能性不僅可從在廢氣23從第一熱交換器11退出後在廢氣過熱器19中使其過熱中看出且亦可從廢氣23在膨脹渦輪機31中膨脹之後將其重新輸送至第二熱交換器17中看出。在過熱之後，廢氣具有約80℃至約100℃之一溫度以及約26巴之一壓力(參見，17號旗標)。藉由在膨脹機器31中膨脹，壓力下降至2.3巴且廢氣達到-54℃之一溫度。因此，廢氣可再次有助於煙道氣流3(各別的為部分流3.2)之冷卻。之後，廢氣可以一低壓及約周圍溫度被噴射至周圍環境中。亦可實施一多級膨脹及廢氣23之過熱(圖2中未展示)。
此亦導致根據本發明之裝置之能量需求之一顯著減少，乃因一方面廢氣23在一較大程度上有助於煙道氣流3(各別的為部分流3.2)之冷卻，且膨脹機器31產生可(例如)用於驅動第一壓縮機1或第二壓縮機25之機械功。總而言之，可認為根據本發明之方法及實施根據本發明之方法所需之用於CO2液化之裝置儘管存在顯著優點但在其等之設計方面仍係相對簡單的。
一另一優點係將部分流3.6膨脹至一壓力，在該壓力下可將其與作為液相自第一分離滾筒13中提取之部分流3.1彙集在一起。如此可使得此等兩個部分流為共同壓力及溫度位準且被輸送至第二壓縮機之第二壓縮級。
此外，此設置明顯改良了對煙道氣冷凝之控制。藉助調整CO2泵35上之流率，改變用於熱轉移之驅動力(對數平均溫差(LTMD))。以此方式，可調整第二分離級21之效能。當在接近CO2之昇華及冰點之冷凝溫度下操作時，此係尤其重要的。
為最大化所闡述之效應，可藉由使該排出氣體在至少一次膨脹之後再循環至冷箱中之後再將其釋放至大氣來增加從來自分離之廢氣中之熱量回收。
旗標、壓力及溫度錶。
儘管已參考若干較佳實施例闡述了本發明，但熟習此項技術者將瞭解，在不背離本發明之範圍之情況下，可作出各種改變且可用等效物替代本發明之元件。另外，在不背離本發明之實質範圍之情況下，可作出諸多修改以使一特定情況或材料適應本發明之教示。因此，本文並非意欲將本發明限制於揭示為設想為實施本發明之最佳模式的特定實施例，而是意欲使本發明將包含所有屬於隨附申請專利範圍內之實施例。此外，使用術語第一、第二等並不表示任何次序或重要性，而是將術語第一、第二等用來區分元件。
1．．．第一壓縮機
3．．．煙道氣流
3.1．．．部分流
3.1-3.6．．．部分流
3.2．．．第二部分流
3.3．．．第三部分流
3.3.1．．．部分流
3.4．．．氣態部分流
3.5．．．液態部分流
3.6．．．第六部分流
5．．．第一冷卻器
7．．．乾燥器
9．．．第一分離級
11．．．第一熱交換器
13．．．第一分離滾筒
15.1．．．第一減壓閥
15.2．．．第二減壓閥
15.3．．．第三減壓閥
15.4．．．第四減壓閥
15.5．．．第五減壓閥
15.6．．．第六減壓閥
15.7．．．第七減壓閥
17．．．第二熱交換器
19．．．第二分離滾筒
21．．．第二分離級
23．．．廢氣
25．．．第二壓縮機
27．．．第一CO2泵
29．．．廢氣過熱器
31．．．膨脹渦輪機
33．．．第三分離滾筒
35．．．第二CO2泵
圖1繪示根據先前技術之用於從煙道氣中進行CO2液化之一裝置；及
圖2繪示根據本發明之用於CO2液化之裝置之一實施例。在圖2中以相同參考編號表示相同組件。關於圖1之陳述相應地適用。
1．．．第一壓縮機
3．．．煙道氣流
3.1-3.6．．．部分流
3.2．．．第二部分流
3.3．．．第三部分流
3.4．．．氣態部分流
3.5．．．液態部分流
3.6．．．第六部分流
5．．．第一冷卻器
7．．．乾燥器
11．．．第一熱交換器
13．．．第一分離滾筒
15.2．．．第二減壓閥
15.3．．．第三減壓閥
15.4．．．第四減壓閥
15.5．．．第五減壓閥
15.6．．．第六減壓閥
15.7．．．第七減壓閥
17．．．第二熱交換器
19．．．第二分離滾筒
23．．．廢氣
25．．．第二壓縮機
27．．．第一CO2泵
29．．．廢氣過熱器
33．．．第三分離滾筒
35．．．第二CO2泵

Claims (8)

  1. 一種用於從燃燒煙道氣中產生液態CO2之方法，其中使該煙道氣在至少兩個分離級(9、21)中部分地冷凝，藉由經膨脹廢氣(23)及經膨脹液態CO2(3.1、3.3)來冷卻該至少兩個分離級(9、21)，且其中使該經膨脹CO2在已經通過該最後分離級(21)之後在額外分離滾筒(33)中分離成液態CO2及氣態CO2，且其中將來自該額外分離滾筒(33)之該氣態CO2及該液態CO2之一部分膨脹至第一壓力位準(旗標7d)以用於冷卻該最後分離級(21)中之該CO2，以及使來自該額外分離滾筒(33)之該液態CO2之剩餘部分流(3.6)之壓力升高至第二壓力位準(旗標7e)且經膨脹(旗標7e)以用於冷卻該最後分離級(21)中之該CO2。
  2. 如請求項1之方法，其中使該液態CO2之該剩餘部分流(3.6)膨脹至約15巴至25巴之壓力，較佳至20巴(旗標13)。
  3. 如請求項1之方法，其中將來自該倒數第二分離級(9)之液態CO2(3.1)膨脹至該液態CO2之該剩餘部分流(3.6)之該壓力且將兩個CO2流(3.1、3.6)用於該倒數第二分離級(9)中之冷卻目的。
  4. 如請求項3之方法，其中將兩個CO2流(3.1、3.6)饋送至第二壓縮機(25)之第二或第三級。
  5. 如請求項1之方法，其中使該煙道氣在第一壓縮機(1)中壓縮、在第一冷卻器(5)中冷卻及/或在乾燥器(7)中乾燥，之後再進入該第一分離級(9)。
  6. 如請求項1之方法，其中使來自該最後分離級(21)之廢氣(23)膨脹至約17巴且產生約-54℃之溫度，之後再進入該最後分離級(21)之熱交換器(17)。
  7. 如請求項1之方法，其中使該廢氣(23)在已經過所有分離級(21、9)之後在過熱器(29)中過熱且在膨脹機器(31)中膨脹，並隨後再次饋送至該最後分離級(21)之該熱交換器(17)。
  8. 一種用於從燃燒煙道氣中產生液態CO2之設備，其包含：至少兩個分離級(9、21)，該煙道氣在該至少兩個分離級中部分地冷凝，其中藉由經膨脹廢氣(23)及經膨脹液態CO2(3.1、3.3)來冷卻該至少兩個分離級(9、21)；額外分離滾筒(33)，該經膨脹CO2在已經過該最後分離級(21)之後於其中分離成液態CO2及氣態CO2；閥，於其中將來自該額外分離滾筒(33)之該氣態CO2及該液態CO2之一部分膨脹至第一壓力位準(旗標7d)以用於冷卻該最後分離級(21)中之該CO2；泵，於其中使來自該額外分離滾筒(33)之該液態CO2之剩餘部分流(3.6)之壓力升高至第二壓力位準(旗標7e)；閥，於其中使在第二壓力位準之液態CO2膨脹(旗標7e)以用於冷卻該最後分離級(21)中之該CO2；及多級壓縮機，其用於來自該至少兩個分離級(9、21)之CO2。
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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
FR3123973B1 (fr) * 2021-06-09 2023-04-28 Air Liquide Purification cryogénique de biogaz avec pré-séparation et solidification externe de dioxyde de carbone
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.
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
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

Family Cites Families (10)

* 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
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

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