專利名稱：從工藝流除去酸性組分的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開主題涉及增加從工藝流除去酸性組分的系統(tǒng)和方法。更具體地講，本公開 主題涉及增加從工藝流除去酸性組分，同時(shí)減少如此進(jìn)行所需能量的系統(tǒng)和方法。背景工藝流，例如來自煤燃燒爐的廢物流，通常包含必須在引入環(huán)境前從工藝流除去 的各種組分。例如，廢物流通常包含酸性組分，如二氧化碳(CO2)和硫化氫(H2S),這些酸性 組分必須在廢物流排到環(huán)境前除去或減少。在很多類型工藝流中發(fā)現(xiàn)的酸性組分的一個(gè)實(shí)例是二氧化碳。二氧化碳(CO2)具 有許多用途。例如，可用二氧化碳使飲料充滿二氧化碳，冷卻、冷凍和包裝海產(chǎn)食品、肉類、 家禽、燒烤食品、水果和蔬菜，并延長乳制品的保存期限。其他用途包括但不限于處理飲用 水，用作殺蟲劑和溫室里的氣氛添加劑。最近已確定，二氧化碳是用于促進(jìn)油回收的有價(jià)值 的化學(xué)品，在油回收中利用大量很高壓力的二氧化碳。獲得二氧化碳的一種方法是使工藝流純化，如廢物流，例如煙道氣，其中二氧化碳 為有機(jī)或無機(jī)化學(xué)過程的副產(chǎn)物。一般使含高濃度二氧化碳的工藝流冷凝，并在多個(gè)階段 純化，然后蒸餾，以制備產(chǎn)品級(jí)二氧化碳。增加適用于上述用途二氧化碳(稱為“產(chǎn)品級(jí)二氧化碳”)的量的需要和在工藝 氣體釋放到環(huán)境時(shí)減少釋放到環(huán)境的二氧化碳的量的需要推動(dòng)增加從工藝氣體除去的二 氧化碳的量的需要。也日益需要工藝設(shè)備減小釋放的工藝氣體中存在的二氧化碳的量或濃 度。同時(shí)，也越來越需要工藝設(shè)備節(jié)約各種資源，如時(shí)間、能量和金錢。通過增加從工藝設(shè) 備回收的二氧化碳的量，同時(shí)減少從工藝氣體除去二氧化碳所需的能量，本公開主題可降 低對(duì)工藝設(shè)備的一種或多種要求。概述根據(jù)本文所述的方面，本發(fā)明提供一種用于從工藝流吸收并由此除去至少一部分 酸性組分的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括吸收器，該吸收器適合接受工藝流，其中所述吸收器利用吸 收劑溶液從所述工藝流吸收酸性組分，以產(chǎn)生富含吸收劑的溶液和具有降低量的所述酸性 組分的工藝流；再生器，該再生器適合再生所述富含吸收劑的溶液，從而產(chǎn)生貧吸收劑溶液 和半貧吸收劑溶液；溶液出口，該溶液出口流體偶合到所述再生器，以促進(jìn)從所述再生器除 去至少一部分所述半貧吸收劑溶液；和偶合到所述溶液出口的控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)適 合控制從所述再生器除去的所述半貧吸收劑溶液的量。根據(jù)本文所述的其他方面，本發(fā)明提供一種用于增加從工藝流除去的酸性組分的 量的方法，所述方法包括使含酸性組分的工藝流與吸收劑溶液接觸，并從所述工藝氣體除 去至少一部分所述酸性組分，從而形成富含吸收劑的溶液，其中所述接觸在吸收器中進(jìn)行；
4在再生器中再生所述富含吸收劑的溶液，其中所述富含吸收劑的溶液通過使所述富含吸收 劑的溶液與蒸汽接觸來再生，從而形成半貧吸收劑溶液和貧吸收劑溶液；從所述再生器除 去一定量的半貧吸收劑溶液，其中從所述再生器除去的半貧吸收劑溶液的所述量為基于所 述再生器中吸收劑溶液總量約20%至約100% ；并且將所述半貧吸收劑溶液引入所述吸收 器，從而增加從所述工藝氣體除去的所述酸性氣體組分的量。根據(jù)本文所述的其他方面，本發(fā)明提供一種用于從工藝流除去二氧化碳的方法， 所述方法包括使所述工藝流與吸收劑溶液接觸，以從所述工藝流除去所述二氧化碳，從而 形成富含吸收劑的溶液；通過使所述富含吸收劑的溶液與蒸汽接觸在再生器中再生所述富 含吸收劑的溶液，其改進(jìn)之處在于包括，在所述富含吸收劑的溶液再生期間形成半貧吸收 劑溶液和貧吸收劑溶液，同時(shí)將再沸器利用的能量保持固定水平用于產(chǎn)生所述蒸汽；并從 所述再生器除去一定量的所述半貧吸收劑溶液，其中從所述再生器除去的所述半貧吸收劑 溶液的所述量為基于所述再生器中吸收劑溶液總量約20%至約100%。以上所述的特征和其他特征通過以下附圖和詳細(xì)描述舉例說明。附圖簡述現(xiàn)在參考附圖，這些附圖為示例性實(shí)施方案，其中類似的元件也類似編號(hào)

圖1為描繪從工藝流吸收并由此除去酸性組分的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的實(shí)例的 圖解；圖2為描繪從工藝流吸收并由此除去酸性組分的系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施方案的實(shí)例 的圖解；圖3為從工藝流除去酸性組分的方法的圖解說明；并且圖4為顯示再沸器利用的能量和從再生器除去的半貧吸收劑物質(zhì)的量之間關(guān)系 的圖解。詳述圖1舉例說明用于從工藝流20吸收并由此除去至少一部分酸性組分的系統(tǒng)10。 工藝流20可以為任何液體流或氣體流，例如天然氣流、合成氣流、煉油廠氣或蒸氣流、石油 儲(chǔ)器或從物質(zhì)(如煤、天然氣或其他燃料)燃燒產(chǎn)生的流。一個(gè)實(shí)例是由燃料(如煤)在 礦物燃料燃燒鍋爐的燃燒室中燃燒產(chǎn)生的煙道氣。根據(jù)工藝流的類型和來源，一種或多種 酸性組分可以為氣態(tài)、液態(tài)或顆粒形式。工藝流20 —般包含幾種酸性組分，包括但不限于二氧化碳。到工藝流20進(jìn)入吸 收器22時(shí)，工藝流可能已經(jīng)過處理，以除去顆粒物質(zhì)(例如飛灰)和硫氧化物(SOx)和氮 氧化物(NOx)。然而，工藝在系統(tǒng)與系統(tǒng)之間可不同，因此，這些處理可在工藝流20通過吸 收器22后進(jìn)行，或者根本不進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)10包括吸收器22。吸收器22適合接受工藝流20。一般 并且如圖1所示，工藝流20通過吸收器下部的輸入點(diǎn)進(jìn)入吸收器22，并移動(dòng)通過吸收器。 然而，可設(shè)想工藝流20在允許從工藝流吸收酸性組分的任何位置進(jìn)入吸收器22。在移動(dòng)通過吸收器22后，工藝流20作為具有降低量的酸性組分的工藝流釋放，其 在圖1中作為流20a說明。流20a可釋放到環(huán)境，如大氣，或者送去進(jìn)一步處理(未顯示)。 如圖1所示，流20a從吸收器22的頂部釋放。然而，可設(shè)想流20a在吸收器的任何位置從 吸收器22釋放。流20a釋放的位置在系統(tǒng)與系統(tǒng)之間可不同。
5
吸收器22利用吸收劑溶液(未顯示)，該吸收劑溶液促進(jìn)從工藝流20吸收并除 去氣體組分。吸收劑溶液一般包含化學(xué)溶劑和水，其中化學(xué)溶劑包含氮基溶劑，且特別是 伯鏈烷醇胺、仲鏈烷醇胺和叔鏈烷醇胺；伯胺和仲胺；位阻胺；和嚴(yán)重位阻的仲氨基醚醇。 一般使用的化學(xué)溶劑的實(shí)例包括但不限于單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二異丙醇胺 (DIPA)、N-甲基乙醇胺、三乙醇胺(TEA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、哌嗪、N-甲基哌嗪(MP)、 N-羥基乙基哌嗪(HEP)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、2_(2-氨基乙氧基)乙醇(也 稱為二乙二醇胺或DEGA)、2-(2-叔丁基氨基丙氧基)乙醇、2-(2_叔丁基氨基乙氧基)乙 醇(TBEE)、2-(2-叔戊基氨基乙氧基)乙醇、2-(2_異丙基氨基丙氧基)乙醇、2-(2_(1_甲 基-1-乙基丙基氨基)乙氧基)乙醇等。前述溶劑可單獨(dú)使用，或組合使用，并且可利用或 不利用其他共溶劑、添加劑(如消泡劑)、緩沖劑、金屬鹽等和腐蝕抑制劑。腐蝕抑制劑的 實(shí)例包括但不限于雜環(huán)化合物，該雜環(huán)化合物選自硫代嗎啉、二噻烷和噻噁烷，其中硫代嗎 啉、二噻烷和噻噁烷的碳成員各自獨(dú)立具有H、C1^8烷基、C7_12烷芳基、C6,芳基和/或C3_1Q 環(huán)烷基取代基；硫脲-胺(amirme)-甲醛聚合物和與銅鹽(II)組合使用的聚合物；含+4或 +5價(jià)態(tài)釩的陰離子；和其他已知的腐蝕抑制劑。一般將吸收器22中存在的吸收劑溶液稱為“貧”吸收劑溶液和/或“半貧”吸收 劑溶液。貧和半貧吸收劑溶液能夠從工藝流20吸收酸性組分，即吸收劑溶液不完全飽和或 具有完全的吸收能力。從工藝流20吸收酸性組分通過貧和/或半貧吸收劑溶液與工藝流之間的接觸進(jìn) 行。工藝流20和貧和/或半貧吸收劑溶液之間的接觸可在吸收器22中以任何方式進(jìn)行。 在一個(gè)實(shí)例中，工藝流20進(jìn)入吸收器22的下部，并沿吸收器的長度移動(dòng)，同時(shí)貧和/或半 貧吸收劑溶液在工藝流進(jìn)入位置以上的位置進(jìn)入吸收器，并以工藝流的逆流方向流動(dòng)。工藝流20與貧和/或半貧吸收劑溶液之間的接觸從貧或半貧吸收劑溶液產(chǎn)生富 含吸收劑的溶液24，并產(chǎn)生具有降低量的酸性組分的工藝流20a。在一個(gè)實(shí)例中，富含吸收 劑的溶液24落到吸收器22的下部，在此將其取出用于進(jìn)一步處理，同時(shí)具有降低量的酸性 組分的工藝流沿吸收器的長度移動(dòng)，并作為流20a從吸收器的頂部釋放。在流20a從吸收 器22釋放后，其可經(jīng)過進(jìn)一步處理過程，或者送到煙道(stack)(未顯示)，以釋放到環(huán)境。系統(tǒng)10也包括再生器26。再生器26適合再生富含吸收劑的溶液24，從而產(chǎn)生貧 吸收劑溶液28和半貧吸收劑溶液30以及酸性組分流32。富含吸收劑的溶液24可在進(jìn)入再生器26之前從吸收器22向前通過處理列 (treatment train)。該處理列可包括閃干吸收器、控制器、循環(huán)器和分離器(未顯示)?；?者，可通過流量控制閥(未顯示)促進(jìn)富吸收劑24從吸收器22轉(zhuǎn)移到再生器26。在另一 個(gè)替代方案中，吸收器22可直接偶合到再生器26，因此可使富含吸收劑的溶液24直接從吸 收器轉(zhuǎn)移到再生器。如圖1所示，富含吸收劑的溶液24可在進(jìn)入混合器44之前通過至少一個(gè)熱交換 器42?？稍O(shè)想富含吸收劑的溶液24經(jīng)過圖1所示的更多步驟或過程，或者富含吸收劑的溶 液可經(jīng)過比圖1所示更少的步驟或過程。如圖1所示，富含吸收劑的溶液24可在再生器上部的位置進(jìn)入再生器26。然而， 可設(shè)想富含吸收劑的溶液24在促進(jìn)富含吸收劑的溶液再生的任何位置進(jìn)入再生器26。在進(jìn)入再生器26后，使富含吸收劑的溶液24與再沸器48產(chǎn)生的逆向流動(dòng)的蒸汽46接觸。蒸汽46使富含吸收劑的溶液24再生，從而形成貧吸收劑溶液28和半貧吸收劑溶 液30以及酸性組分流32。貧吸收劑溶液28和半貧吸收劑溶液30之一或兩者的至少一部 分轉(zhuǎn)移到吸收器22，用于進(jìn)一步從工藝流20吸收和除去酸性組分。再沸器48用于產(chǎn)生蒸汽46的能量(或水平)可根據(jù)待再生的富含吸收劑的溶液 24的量變化?；蛘?，可不管待再生的富含吸收劑的溶液24的量，將再沸器48利用的能量 保持在設(shè)定或恒定水平。保持再沸器48利用能量的恒定水平可導(dǎo)致再沸器和系統(tǒng)10整體 消耗較少的能量。再沸器48利用的能量水平可以變化，或者保持在0.3兆(million)英制 熱量單位/小時(shí)(MMbtu/hr)(約315兆焦耳/小時(shí))和0. 8MMbtu/hr (約844兆焦耳/小 時(shí))之間的任何值。在一個(gè)實(shí)例中，再沸器48利用的能量水平保持在約0. 7MMbtu/hr (約 740兆焦耳/小時(shí))。再沸器48保持的能量水平在系統(tǒng)與系統(tǒng)之間可不同。一般，在僅一部分富含吸收劑的溶液24已再生時(shí)，在再生器26中形成半貧吸收劑 溶液30，即富含吸收劑的溶液不完全再生。至少一部分半貧吸收劑溶液30通過流體偶合到 再生器的溶液出口 50從再生器26除去。本文所用術(shù)語“流體偶合”是指兩個(gè)或多個(gè)裝置 相互直接或間接連接或附接，以促進(jìn)液體或氣體在其間流動(dòng)。溶液出口 50可簡單為再生器26中的開口，或者可以為能夠允許從再生器除去至 少一部分半貧吸收劑溶液30的任何類型的側(cè)抽(sidedraw)。溶液出口 50可置于再生器 26中的任何位置。如圖1所示，溶液出口 50可置于再生器26的中點(diǎn)A。然而，可設(shè)想溶液 出口 50置于促進(jìn)從再生器26除去至少一部分半貧溶液30的任何位置。在如圖2所示的一個(gè)實(shí)施方案中，其中類似的數(shù)字表示如圖1所示的類似部件，溶 液出口 50位于再生器26的第一再生區(qū)段52和第二再生區(qū)段54之間。第一再生區(qū)段52 使一部分富含吸收劑的溶液24再生，以形成半貧吸收劑溶液30。至少一部分半貧吸收劑溶 液30可從再生器26除去，或者在第二再生區(qū)段54中進(jìn)一步處理，第二再生區(qū)段54使半貧 吸收劑溶液再生，以形成貧吸收劑溶液28。已發(fā)現(xiàn)，由于半貧吸收劑30從再生器26分流，即除去的量改變，在吸收器22中從 工藝氣體20吸收的酸性組分的量增加。另外，已發(fā)現(xiàn)，由于半貧吸收劑溶液30的量改變，保 持再沸器48利用的能量水平恒定導(dǎo)致更多酸性組分在吸收器22中從工藝流20除去。因 此，在圖1和2所示的實(shí)施方案中，系統(tǒng)10包括偶合到溶液出口 50的控制機(jī)構(gòu)56?？刂茩C(jī)構(gòu)56適合控制從再生器26分流(以后稱為“除去”)的半貧吸收劑溶液 30的量?？刂茩C(jī)構(gòu)56可以為允許使用者控制從再生器26除去的半貧吸收劑溶液30的量 的任何機(jī)構(gòu)?？刂茩C(jī)構(gòu)56的實(shí)例包括但不限于可偶合到轉(zhuǎn)換器、控制板、計(jì)算機(jī)等的閥、泵寸。控制機(jī)構(gòu)56允許使用者控制并調(diào)節(jié)從再生器26除去的半貧吸收劑溶液30的量。 從再生器26除去的半貧吸收劑溶液30的量在系統(tǒng)與系統(tǒng)之間以及使用者與使用者之間不 同。一般從再生器26除去的半貧吸收劑溶液30的量取決于系統(tǒng)10的應(yīng)用、系統(tǒng)10的使 用者需要和工藝流20中存在的酸性組分的量。設(shè)想在系統(tǒng)10的一些應(yīng)用中，從再生器26 除去的半貧吸收劑溶液30的量保持在固定量，而在其他應(yīng)用中，從再生器除去的半貧吸收 劑溶液的量根據(jù)系統(tǒng)或使用者的需要變化或波動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，從再生器26除去的半貧吸收劑溶液30的量為基于再生器中 吸收劑溶液總量(吸收劑溶液總量包括富含吸收劑的溶液、半貧吸收劑溶液和貧吸收劑溶液)約20%至約100%。在另一個(gè)實(shí)例中，從再生器26除去的半貧吸收劑溶液30的量為 基于再生器中吸收劑溶液總量約25%至約90%。在另一個(gè)實(shí)例中，從再生器26除去的半 貧吸收劑溶液30的量為基于再生器中吸收劑溶液總量約30%至約85%。在另一個(gè)實(shí)例 中，從再生器26除去的半貧吸收劑溶液30的量為基于再生器中吸收劑溶液總量約35%至 約80%。在還一個(gè)實(shí)例中，從再生器26除去的半貧吸收劑溶液30的量為基于再生器中吸 收劑溶液總量約40%至約80%。在還另一個(gè)實(shí)例中，從再生器26除去的半貧吸收劑溶液30的量為基于再生器中 吸收劑溶液總量約45%至約80%。在還再一個(gè)實(shí)例中，從再生器26除去的半貧吸收劑溶 液30的量為基于再生器中吸收劑溶液總量約50%至約80%。在另一個(gè)實(shí)例中，從再生器 26除去的半貧吸收劑溶液30的量為基于再生器中吸收劑溶液總量約55%至約80%。在另 一個(gè)實(shí)例中，從再生器26除去的半貧吸收劑溶液30的量為基于再生器中吸收劑溶液總量 約60%至約80%。在還再一個(gè)實(shí)例中，從再生器26除去的半貧吸收劑溶液30的量為基于再生器中 吸收劑溶液總量約65%至約80%。在又再一個(gè)實(shí)例中，從再生器26除去的半貧吸收劑溶 液30的量為基于再生器中吸收劑溶液總量約70%至約80%。在又再一個(gè)實(shí)例中，從再生 器26除去的半貧吸收劑溶液30的量為基于再生器中吸收劑溶液總量約70%至約75%。在 另一個(gè)實(shí)例中，從再生器26除去的半貧吸收劑溶液30的量為基于再生器中吸收劑溶液總 量 70%。半貧吸收劑溶液30通過處理列轉(zhuǎn)移到吸收器22，該處理列可包括至少一個(gè)熱交 換器42和泵58?？捎没蚨嗷蛏俚慕M件實(shí)現(xiàn)半貧吸收劑溶液30從控制機(jī)構(gòu)56到吸收器22 的轉(zhuǎn)移?？蓪胴毼談┤芤?0在任何部位或位置引到吸收器22。如圖1和2所示，半貧 吸收劑溶液在吸收器22的下部引入。貧吸收劑溶液28可通過處理列從再生器26轉(zhuǎn)移到吸收器22，該處理列可包括至 少一個(gè)熱交換器42、泵60和其他控制裝置和/或監(jiān)控器?？捎没蚨嗷蛏俚慕M件來實(shí)現(xiàn)貧吸 收劑溶液28從再生器26到吸收器22的轉(zhuǎn)移?？蓪⒇毼談┤芤?8在任何部位或位置引到吸收器22。如圖1和2所示，貧吸收 劑28在吸收器22的上部引入。用系統(tǒng)10從工藝流20除去酸性組分的方法100顯示于圖3中。在步驟120中， 在吸收器22中的吸收劑溶液(如貧吸收劑溶液和/或半貧吸收劑溶液)和工藝流20之間 有接觸。工藝流20中存在的酸性組分(如二氧化碳)通過貧吸收劑溶液和/或半貧吸收 劑溶液從工藝流吸收，從而在步驟140中從工藝流除去至少一部分所述酸性組分。在貧吸 收劑溶液和/或半貧吸收劑溶液從工藝流20吸收酸性組分后，在步驟160中形成富含吸收 劑的溶液24。在步驟180中，通過富含吸收劑的溶液與蒸汽46接觸，在再生器26中再生富含吸 收劑的溶液24，從而形成半貧吸收劑溶液30和貧吸收劑溶液28。在方法100的步驟200中，將一定量的半貧吸收劑溶液30從再生器26除去，并引 到吸收器22。除去半貧吸收劑溶液30和將其轉(zhuǎn)移并引入吸收器22導(dǎo)致除去從工藝氣體 20除去的酸性氣體組分。在吸收器22中利用半貧吸收劑溶液30，同時(shí)保持再沸器48利用的能量水平可增
8加從工藝流20除去的二氧化碳的量或濃度。保持再沸器48的能量水平可導(dǎo)致系統(tǒng)10中 消耗較少的能量。以下提供本文所述系統(tǒng)和方法的非限制實(shí)施例。除非另外提到，量以基于再生器 中吸收劑溶液總流量從再生器26除去的百分?jǐn)?shù)(％)敘述，再沸器48利用的能量以MMbtu/ hr給出，其中MMbtu等于1兆Btu(英制熱量單位)，“hr”為1小時(shí)。
實(shí)施例實(shí)施例IA 再沸器能量變化改進(jìn)利用吸收器和再生器的二氧化碳除去系統(tǒng)，以在再生器中包括溶液出口，用 于從再生器除去至少一部分半貧吸收劑溶液。溶液出口偶合到控制機(jī)構(gòu)例如控制閥，該控 制機(jī)構(gòu)控制從再生器除去的半貧吸收劑溶液的量?？刂崎y將從再生器除去的半貧吸收劑溶液設(shè)定到固定量(指示為％分流流量)。 在此情況下，固定量為基于再生器中吸收劑溶液總流量70%。雖然從再生器除去的半貧吸收劑溶液的量保持在固定量，但再沸器利用的能量從 0. 3MMbtu/hr (約315兆焦耳/小時(shí))增加到0. 8MMbtu/hr (約844兆焦耳/小時(shí))。如圖 4所示，由于再沸器利用的能量增加，因此，在從再生器除去的半貧吸收劑溶液的量保持在 70%時(shí)，在吸收器中從工藝流除去的二氧化碳的量從約87%增加到約94%。棚列IB遍佘擁輔吸_丨驢__化改進(jìn)利用吸收器和再生器的二氧化碳除去系統(tǒng)，以在再生器中包括溶液出口，用 于從再生器除去至少一部分半貧吸收劑溶液。溶液出口偶合到控制機(jī)構(gòu)例如控制閥，該控 制機(jī)構(gòu)控制從再生器除去的半貧吸收劑溶液的量?？刂崎y允許從再生器除去的半貧吸收劑 溶液的量(指示為％分流流量)增加或減少。再沸器用于產(chǎn)生再生器所用蒸汽利用的能量設(shè)定到固定量。在此情況下，再沸器 利用的能量固定量為0. 8MMbtu/hr (約844兆焦耳/小時(shí))。雖然再沸器利用的能量保持在固定量，但從再生器除去的半貧吸收劑溶液的量從 0%增加到約70%。如圖4所示，由于從再生器除去的半貧吸收劑的量增加，因此，在再沸器 利用的能量保持在08. MMbtu/hr (約80焦耳/小時(shí))時(shí)，在吸收器中從工藝流除去的二氧 化碳的量從約75%增加到約94%。除非另外說明，本文公開的所有范圍均為包含性，并且可在端點(diǎn)和其中的所有中 間點(diǎn)組合。在本文中，術(shù)語“第一”、“第二”等不表示任何次序、量或重要性，而是用于區(qū)分 一個(gè)要素與另一個(gè)要素。在本文中，術(shù)語“一”和“該”不表示量的限制，而是表示存在至少 一個(gè)所引用的項(xiàng)目。由“約”修飾的所有數(shù)字均包含精確數(shù)值在內(nèi)，除非另外說明。雖然已參考各種示例性實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可 進(jìn)行各種變化，并且可用等同要素代替其要素，而不背離本發(fā)明的范圍。另外，可進(jìn)行很多 改進(jìn)，以使具體情況或材料適應(yīng)本發(fā)明的教授，而不背離其基本范圍。因此，本發(fā)明將不限 于具體的實(shí)施方案，該具體的實(shí)施方案作為實(shí)施本發(fā)明設(shè)想的最佳方式公開，但本發(fā)明將 包括落在權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施方案。
9
權(quán)利要求
一種用于從工藝流吸收并由此除去至少一部分酸性組分的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括吸收器，吸收器適合接受工藝流，其中所述吸收器利用吸收劑溶液從所述工藝流吸收酸性組分，以產(chǎn)生富含吸收劑的溶液和具有降低量所述酸性組分的工藝流；再生器，再生器適合再生所述富含吸收劑的溶液，從而產(chǎn)生貧吸收劑溶液和半貧吸收劑溶液；溶液出口，溶液出口流體偶合到所述再生器，以促進(jìn)從所述再生器除去至少一部分所述半貧吸收劑溶液；和偶合到所述溶液出口的控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)適合控制從所述再生器除去的所述半貧吸收劑溶液的量。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括再沸器，再沸器適合產(chǎn)生蒸汽，以在所述再 生器中再生所述富含吸收劑的溶液。
3.權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中用于形成由所述再沸器產(chǎn)生的所述蒸汽的能量保持在固定 水平。
4.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述酸性組分為二氧化碳。
5.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述吸收劑溶液包含選自單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、 二異丙醇胺(DIPA)、N-甲基乙醇胺、三乙醇胺(TEA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、哌嗪、N-甲 基哌嗪(MP)、N-羥基乙基哌嗪(HEP)、2_氨基-2-甲基丙醇(AMP)、2-(2-氨基乙氧基) 乙醇、2-(2_叔丁基氨基丙氧基)乙醇、2-(2_叔丁基氨基乙氧基)乙醇(TBEE)、2-(2-叔戊 基氨基乙氧基)乙醇、2-(2_異丙基氨基丙氧基)乙醇或2-(2-(1-甲基-1-乙基丙基氨基) 乙氧基)乙醇的化學(xué)溶劑。
6.權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中所述吸收劑溶液包含單乙醇胺。
7.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中從所述再生器除去的半貧吸收劑溶液的所述量為基于所述 再生器中吸收劑溶液總量20%至100%。
8.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中從所述再生器除去的半貧吸收劑溶液的所述量為基于所述 再生器中吸收劑溶液總量25%至90%。
9.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中從所述再生器除去的半貧吸收劑溶液的所述量為基于所述 再生器中吸收劑溶液總量70%。
10.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述再生器包括至少第一再生區(qū)段和第二再生區(qū)段，所述 第一再生區(qū)段適合再生至少一部分所述富含吸收劑的溶液，以形成所述半貧吸收劑溶液， 所述第二再生區(qū)段適合再生至少一部分所述富含吸收劑的溶液，以形成所述貧吸收劑溶 液；并且所述溶劑出口位于所述第一再生區(qū)段和所述第二再生區(qū)段之間，以促進(jìn)除去至少一部 分所述半貧吸收劑溶液。
11.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述工藝流為在礦物燃料燃燒鍋爐的燃燒室中產(chǎn)生的煙 道氣。
12.一種用于增加從工藝流除去的一定量酸性組分的方法，所述方法包括使含酸性組分的工藝流與吸收劑溶液接觸，并從所述工藝氣體除去至少一部分所述酸 性組分，從而形成富含吸收劑的溶液，其中所述接觸在吸收器中進(jìn)行；在再生器中再生所述富含吸收劑的溶液，其中所述富含吸收劑的溶液通過使所述富含吸收劑的溶液與蒸汽接觸來再生，從而形成半貧吸收劑溶液和貧吸收劑溶液；從所述再生器除去一定量的半貧吸收劑溶液，其中從所述再生器除去的半貧吸收劑溶 液的所述量為基于所述再生器中吸收劑溶液總量約20%至約100% ；并且將所述半貧吸收劑溶液引入所述吸收器，從而增加從所述工藝氣體除去的所述酸性氣 體組分的量。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述酸性組分為二氧化碳。
14.權(quán)利要求12的方法，其中所述吸收劑溶液包含選自單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺 (DEA)、二異丙醇胺(DIPA)、N-甲基乙醇胺、三乙醇胺(TEA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、哌 嗪、N-甲基哌嗪(MP)、N-羥基乙基哌嗪(HEP)、2_氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、2_(2_氨 基乙氧基)乙醇、2-(2_叔丁基氨基丙氧基)乙醇、2-(2_叔丁基氨基乙氧基)乙醇(TBEE)、 2_(2-叔戊基氨基乙氧基)乙醇、2-(2_異丙基氨基丙氧基)乙醇或2-(2-(1_甲基-1-乙 基丙基氨基)乙氧基)乙醇的化學(xué)溶劑。
15.權(quán)利要求14的方法，其中所述吸收劑溶液包含單乙醇胺。
16.權(quán)利要求12的方法，其中從所述再生器除去的半貧吸收劑溶液的所述量為基于所 述再生器中吸收劑溶液總量20%至100%。
17.權(quán)利要求16的方法，其中從所述再生器除去的半貧吸收劑溶液的所述量為基于所 述再生器中吸收劑溶液總量25%至90%。
18.權(quán)利要求17的方法，其中從所述再生器除去的半貧吸收劑溶液的所述量為基于所 述再生器中吸收劑溶液總量70%。
19.權(quán)利要求12的方法，其中所述蒸汽通過再沸器用固定能量水平產(chǎn)生。
20.權(quán)利要求12的方法，其中所述再生器包括至少第一再生區(qū)段和第二再生區(qū)段，所 述第一再生區(qū)段適合再生至少一部分所述富含吸收劑的溶液，以形成所述半貧吸收劑溶 液，所述第二再生區(qū)段適合再生至少一部分所述富含吸收劑的溶液，以形成所述貧吸收劑 溶液；并且在所述第一再生區(qū)段和所述第二再生區(qū)段之間布置溶劑出口，以促進(jìn)除去至少一部分 所述半貧吸收劑溶液。
21.權(quán)利要求12的方法，其中所述工藝流為在礦物燃料燃燒鍋爐的燃燒室中產(chǎn)生的煙道氣。
22.一種用于從工藝流除去二氧化碳的方法，所述方法包括使所述工藝流與吸收劑溶 液接觸，以從所述工藝流除去所述二氧化碳，從而形成富含吸收劑的溶液；通過使所述富含 吸收劑的溶液與蒸汽接觸在再生器中再生所述富含吸收劑的溶液，所述方法的改良之處包 括在所述富含吸收劑的溶液再生期間形成半貧吸收劑溶液和貧吸收劑溶液，同時(shí)保持再 沸器利用的固定能量用于產(chǎn)生所述蒸汽；并且從所述再生器除去一定量所述半貧吸收劑溶液，其中從所述再生器除去的所述半貧吸 收劑溶液的所述量為基于所述再生器中吸收劑溶液總量約20%至約100%。
23.權(quán)利要求22的方法，其中所述工藝流為在礦物燃料燃燒鍋爐的燃燒室中產(chǎn)生的煙 道氣。
全文摘要
一種用于從工藝流(20)吸收并由此除去至少一部分酸性組分的系統(tǒng)(10)，所述系統(tǒng)包括吸收器(22)，吸收器(22)適合接受工藝流，其中吸收器利用吸收劑溶液從工藝流吸收酸性組分，以產(chǎn)生富含吸收劑的溶液(24)和具有降低量所述酸性組分(20a)的工藝流；再生器(26)，再生器(26)適合再生富含吸收劑的溶液，從而產(chǎn)生貧吸收劑溶液(28)和半貧吸收劑溶液(30)；溶液出口(50)，溶液出口(50)流體偶合到再生器，以促進(jìn)從再生器除去至少一部分半貧吸收劑溶液；和偶合到溶液出口的控制機(jī)構(gòu)(56)，所述控制機(jī)構(gòu)適合控制從再生器除去的半貧吸收劑溶液的量。
文檔編號(hào)B01D53/14GK101896248SQ200880121030
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者B·巴布勞, M·W·蓬布里昂, N·B·罕達(dá)加馬, R·R·科特達(dá)瓦拉 申請(qǐng)人:阿爾斯托姆科技有限公司