专利名称：用于通过反升华以升高的压力提取二氧化碳的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于通过反升华从气流中去除C02的方法，且涉及用于从气流去除 C02的反升华系统，所述反升华系统包括至少一个结霜容器。
背景技术：
已知的反升华系统中的二氧化碳(C02)捕获是通过在一个或多个结霜容器内的 冷表面上结霜出C02冰以及随后通过加热这些相同的表面来对C02化霜(defrost)来完成 的。US7, 073，348关于用于从来源于碳氢化合物在特别设计为用于产生机械能的设备 中的燃烧的烟中提取二氧化碳的方法和系统。该方法包括以下步骤以差不多等于大气压 力的压力、以使得二氧化碳通过反升华过程直接从气态转变到固态的温度来冷却所述烟。 在反升华阶段期间，C02霜形成于反升华蒸发器中。准备反升华蒸发器以用于包含在烟中 的C02的下一个反升华循环的程序概述如下。固体C02熔融，即以5. 2巴(bar)的压力从 固相转变到液相。一旦C02完全处于液相，其就通过泵传递到隔热贮存器。US2006/0277942提供了很大程度上与US7，073，348的公开类似的公开，但是该公 开关于提取二氧化硫以及二氧化碳。
发明内容
本发明的一个目的是提高用于去除⑶2的反升华系统的C02捕获效率。本发明的另一个目的是降低用于从气流中捕获C02的反升华系统的总体能量消耗。如在本技术领域中已变得普遍的，本文中的用语"反升华"指所讨论的气体的温 度低于其三相点的温度时发生的直接的气/固相变。本文中的用语"升华"传统地指直接 的固/气相变。在第一方面，通过用于经由反升华从气流中去除C02的方法来实现以上所提到的 目的以及另外的目的(在研究了以下描述之后，对技术人员而言，其将变得显而易见)，该 方法包括以下步骤a)将包含C02的气流引入结霜容器；b)将所述结霜容器中的气流的至少一部分的温度降低到固体C02通过反升华而 沉积所处的温度；C)从结霜容器排放减少了 C02的气流；以及
d)回收沉积的固体C02 ；其中，步骤b)中的气流的压力高于大气压力。在现有技术方法和系统(诸如US7，073，348中描述的用于气流中的C02的反升华 的系统)中，C02的反升华或"结霜"在差不多等于大气压力的压力以下来执行。本发明基于以下理解可在结霜容器中进行结霜所处的温度，且因而结霜容器的 冷制冷剂中所需的温度，是控制反升华系统的总体能量消耗的重要因素。即便是冷制冷剂 的温度的略微的增加都可导致反升华系统的总体能量消耗的显著的减少。根据本发明，结霜步骤以相对于大气压力而言升高的压力来执行。这允许升高冷 制冷剂的温度，同时仍然保持结霜容器的C02捕获效率。作为一个实例，在图2所示的C02 去除系统的一个实施例中，去除气流中的C02的90%所需的温度可从结霜以大气压力(即 大约1. 0巴)执行时的-121°C升高到结霜以2. 0巴的升高的压力执行时的-115°C。冷却功 率很大程度上没有变化。然而，与关于在大气压力处操作的过程的功率消耗相比，以更热的 温度产生相同的制冷所需的输入功率可降低大约6%。输入功率的该降低对应于用于C02 去除过程的操作成本的显著降低。步骤b)中的气流的压力可优选为显著地高于大气压力(即大约1.0巴)的压力， 优选为高于1.2巴的压力，更优选高于1.5巴或2.0巴。升高的压力可例如在1.2至30.0 巴的范围中，诸如在1.5至30.0巴或2.0至30.0巴的范围。由于实用性的原因，压力可保 持低于10.0巴，因为这可允许构造成用于以大气压力操作的现有的系统除了插入压缩机 之外以很小的修改或不用修改-例如在从1. 2至10. 0巴的范围中，诸如在1. 5至10. 0巴 或2.0至10.0巴的范围中-来使用。在一个实施例中，步骤b)中的气流的压力高于1.5巴，优选高于2.0巴。在一个 实施例中，步骤b)中的气流的压力低于10.0巴。在一个实施例中，在其被引入结霜容器中之前，气流的压力由压缩机升高。在一个实施例中，在已经执行步骤b)之后，气流的压力被降低。压力降低可优选 被转换成机械能或电能。能量转换可例如由涡轮膨胀器或能够将气压转换成机械能和/或 电能的其它装置执行。在一个实施例(其中气流的压力由压缩机来增大，且气流的压力被转换成机械能 或电能)中，所产生的机械能或电能至少部分地在压缩机中再循环。在一个实施例中，在气流被引入到结霜容器中之前，气流的温度在一个或多个预 冷却步骤中被降低。以结霜容器中使用的非常低的温度(诸如，例如-115°C的温度)来冷却气流是非 常耗能的。因此，优选的是在气流被引入结霜容器中之前在较高的温度处预冷却气流。预 冷却可在一个或多个预冷却步骤中执行，例如包括用来将气流的温度降低到大约0到10°C 的范围的水冷，以及用来将气流的温度降低到大约-20到-60°c的范围的一个或多个传统 的制冷步骤。为了进一步降低气流的温度，从结霜容器排放的冷的气流可用于热交换器中， 以便降低将被引入结霜容器中的气流的温度。在该热交换器中，气流的温度可优选被进一 步降低到大约-80到-100°C的范围中的温度。在一个实施例中，当气流被引入到结霜容器中时，该气流的温度在-80到-100°C 的范围中。
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在本发明的第二方面，提供了一种用于从气流中去除C02的反升华系统，包括构造成以便接收气流的结霜容器，所述结霜容器包括低温制冷装置，其构造成用 于将所述结霜容器中的气流的至少一部分的温度降低到固体C02通过反升华而沉积所处 的温度；以及构造成以便提高供给到结霜容器的气流的气压的压缩机。低温制冷系统可优选能够在布置成以便接触气流的结霜容器中的表面处提供C02 的反升华可发生的温度，诸如-110°C或更低，或者-115°c或更低，或者-120°c或更低的温 度。低温制冷系统可优选构造成以便利用合适的低温制冷剂作为独立的单元来操作。可能 适用于与反升华系统一起使用的低温制冷系统的实例包括但是不限于气体循环制冷系统、 串联制冷系统以及集成式串联制冷系统。在一个实施例中，低温制冷装置包括气体循环制 冷系统、串联制冷系统或集成式串联制冷系统。结合了选自气体循环制冷系统、串联制冷系 统或集成式串联制冷系统的低温制冷装置与结霜容器中的气流的升高的压力的一个实施 例是有利的，因为这种制冷装置的功率消耗很大程度上取决于所需的温度。因此，其中选自 气体循环制冷系统、串联制冷系统或集成式串联制冷系统的低温制冷装置与结霜容器中的 气流的升高的压力结合在一起的实施例，可提供反升华系统的总体操作成本的显著降低。压缩机可优选构造成能够将气流的压力提高到高于大气压力(即大约1. 0巴)， 优选高于1. 2巴，更优选高于1. 5巴或2. 0巴。该压缩机可例如能够将气流的压力提高到 1.2至30.0巴的范围中，诸如在1.5到30.0巴或2.0到30.0巴的范围中。由于实用性的 原因，压力可保持低于10. 0巴，例如在从1. 2到10. 0巴的范围中，诸如在1. 5到10. 0巴或 2. 0到10. 0巴的范围中，因为这可允许除了引入压缩机之外在很小的修改或者不用修改的 情况下使用构造成用于以大气压力操作的现有的反升华系统。在一个实施例中，反升华系统进一步包括构造成以便接收从结霜容器中排放的、 处于升高的压力的气流并且将压力转换成机械能或电能的换能器。该换能器可例如包括涡轮膨胀器或能够将气压转换成机械能和/或电能的其它 装置。在包括换能器的一个实施例中，该换能器和压缩机可处于机械连接或电连接，使得在 换能器中产生的机械能或电能可至少部分地在压缩机中再循环。该反升华系统可包括并联的两个或者更多个结霜容器。这允许一个或多个结霜容 器以结霜模式操作，而一个或多个其它结霜容器可以化霜模式操作。因而，包括两个或者更 多个结霜容器的反升华系统可构造成以便差不多持续地在运行-备用(duty-standby)循 环中操作，而不会有关于化霜的中断。因而，在一个实施例中，该反升华系统进一步包括另 外的结霜容器，其中两个结霜容器并列布置，从而允许这两个结霜容器以运行-备用循环 来操作。如上所述，关于第一方面，气流的温度可优选在引入结霜容器中之前降低。因此， 反升华系统可包括布置在结霜容器的上游并且构造成以便将气流冷却到对于引入结霜容 器而言合适的温度的一个或多个预冷却装置。在一个实施例中，该反升华系统进一步包括布置在结霜容器的上游且构造成以便 将气流冷却到0到10°C的范围中的温度的第一预冷却装置。该第一预冷却装置可例如包括 冷却塔。该反升华系统可进一步包括布置在结霜容器的上游且构造成以便将气流冷却到-20到-60°C的范围中的温度的第二预冷却装置。18。该第二预冷却装置可例如包括工 业制冷装置。从结霜容器排放的减少了 C02的冷的气流可有利地用于冷却将被引入结霜容器 中的气流。在一个实施例中，反升华系统进一步包括热交换器，其构造成以便接收从结霜容 器排放的冷的气流，并且使用它来降低将被引入该结霜容器中的气流的温度。可取决于例如是否最大化热交换器中的冷却效率或换能器产生的机械能或电能 来选择结霜容器的上游的压缩机的位置，以及结霜容器的下游的换能器的位置。在一个实施例中，压缩机布置在热交换器的上游。在一个实施例中，换能器布置在热交换器的下游。本发明的所有方面的所有实施例的所有特征可以它们的任何可行的组合来使用， 只要这样的组合如本领域普通技术人员在没有进行不恰当试验的情况下确定的那样并非 可证明是不可行的。在本公开中，用语"气流"可指包含C02的任何气体混合物的流。然而，“气流" 可典型地为由于有机材料(诸如可再生或非可再生燃料)的燃烧产生的烟气流。如果将要 根据本发明来处理的气流包括不适于处于反升华系统中，或不适于本发明的其它特征的化 学物类或微粒，则这种物类或微粒可最初通过技术人员已知的分离技术来去除。本文中的用语"化霜"指冰到另一个状态的转变。特别地，其指C02冰(即固体 C02)到另一状态的转变。本公开中所使用的用语"上游"和"下游"指的是沿着气流的位置。本公开中的气压以"巴"为单位给出，除非另有规定。本文所使用的单位"巴" 指的是绝对压力，即相对于诸如完全真空中的绝对零压力的压力。
图1是构造成以便以升高的压力操作的反升华系统的一个实施例的图示。图2是构造成以便以升高的压力操作的反升华系统的一个实施例的图示。
具体实施例方式大体上，用于从气流中去除C02的反升华系统包括预冷却系统，以及包括低温制 冷系统的结霜容器。预冷却系统大体包括构造成以便在引入结霜容器中之前降低气流的温 度的一些冷却级。该预冷却允许最小化结霜容器的冷却容量。当经预冷却的气流被引入结 霜容器时，该经预冷却的气流的温度可大体在-80到-100°C的范围中。在结霜容器中，借助 于低温制冷系统，气流的温度被进一步降低到C02的反升华发生所处的温度。在反升华期 间，存在于气流中的C02凝结，并且被沉积在结霜容器的冷表面上。当固体C02的层已经积 聚，使得已达到结霜容器的装载容量时，停止引入气体，沉积的二氧化碳被来自低温制冷系 统的热的制冷剂流加热，被加压及液化，而熔合能和升华能由制冷过程回收。然后液化的二 氧化碳被排到存储罐。气流还可在引入结霜容器之前经受其它预处理，例如水蒸气的冷凝，和/或涤气 或过滤，以去除包含在气流中的特定物质和其它污染物。
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下文中，将参照附图详细地描述构造成用于在升高的压力处反升华C02的反升华 系统的实施例。图1表示了构造成以便以升高的压力操作的反升华系统的一个实施例。在图1 所示的实施例中，该反升华系统包括结霜容器101，其包括构造成以便接收气流的气体入口 102、气体出口 103和液体出口 104。该结霜容器进一步包括低温制冷系统105，其带有构 造成以便接收低温制冷剂以及从穿过结霜容器的气流吸收热量的热交换器106。低温制冷 系统105可优选能够在布置成以便接触气流的热交换器106的表面(本文中也称为"冷 表面")处提供C02的反升华可发生所处的温度，诸如-110°C或更低、或-115°C或更低、 或-120°C或更低的温度。低温制冷系统105可优选包括能够提供足够低的温度的工业制冷 系统107。可适于与反升华系统一起使用的工业制冷系统的实例包括但不限于气体循环制 冷系统、串联制冷系统以及集成式串联制冷系统。热交换器106可优选构造成以便有助于 与从气体入口到气体出口穿过结霜容器的气流的接触，以及提供暴露于与气流的接触的冷 表面的高的表面积。图1所示的反升华系统的实施例进一步包括用于提高气流的气压的装置108(本 文中也称为"压缩机")。压缩机108可沿着气流在结霜容器的上游布置在任何合适的位 置或与结霜容器的气体入口 102直接连接。压缩机108可优选构造成能够将气流的压力提 高到高于大气压力(即大约1.0巴)，优选高于1.2巴，更优选高于1.5巴或2.0巴。压缩 机可例如能够将气流的压力提高到处于1. 2到30. 0巴的范围中，诸如处于1. 5到30. 0巴 或2. 0到30. 0巴的范围中。由于实用性的原因，压力可保持低于10. 0巴，例如在从1. 2到 10. 0巴的范围中，诸如在1. 5到10. 0巴或2. 0到10. 0巴的范围中，因为这可允许在除了插 入压缩机之外有很小的修改或者不用修改的情况下使用构造成用于以大气压力操作的现 有的反升华系统。技术人员能够选择合适的压缩机，以用于反升华系统的任何具体实施例。图1所示的反升华系统的实施例进一步包括换能器109，其构造成以便接收以升 高的压力和低温通过气体出口 103从结霜容器排放的气流，并且随着气体膨胀到更低的压 力和升高的温度将压力转换成机械能或电能。换能器109例如可为涡轮膨胀器，其中气流 可膨胀到更低的压力，并且产生机械功率和/或电功率(例如通过交流发电机)。机械功 率和/或电功率可被回收，以便补偿压缩机108中的压缩功。此外，气体将通过膨胀过程冷 却，从而进一步降低系统的总体制冷需求。换能器109可沿着气流在结霜容器101下游布置在任何合适的位置上或与结霜容 器的气体出口 103直接连接。技术人员能够选择合适的换能器以用于反升华系统的任何具 体实施例。该反升华系统可布置成以半连续或分批的模式来操作。在半连续模式中，在结霜 期间允许气流连续地流动通过结霜容器，直到已经达到该结霜容器的C02装载容量。当已 经达到结霜容器的C02装载容量时，停止通过入口引入气体，并且回收沉积在结霜容器中 的C02。在分批的模式中，预定量的气体通过气体入口被引入结霜容器，经受C02结霜且随 后通过气体出口被释放。该循环可重复，例如，直到已达到结霜容器的C02装载容量，在此 之后回收沉积在结霜容器中的C02(例如通过使C02化霜且以液体或压缩气体的形式来收 集它)。低温制冷系统105也可构造成以便用于反升华系统的化霜模式-例如通过构造成用于将热的低温制冷剂，或其它合适的热交换介质提供到热交换器106，以便加速沉积在结 霜容器101中的固体C02的熔融或升华。化霜的C02可优选通过液体出口 104排放以及以 液体形式收集在液体C02收集罐110中(例如通过阀111和泵112)。图2表示了根据本发明的反升华系统的另一个实施例。在图2所示的实施例中， 反升华系统包括第一结霜容器201a和第二结霜容器201b，第一冷却级213和第二冷却级 214，以及热交换器215。第一冷却级213和第二冷却级214以及热交换器215构造成用于 在气流被引入第一结霜容器201a或第二结霜容器201b中之前预冷却该气流。第一冷却级213和第二冷却级214包括构造成以便降低气流的温度的热交换器装 置。第一冷却级213可例如构造成以便将气流从大约25到50°C冷却到大约0到10°C，而 第二冷却级214可例如构造成以便将气流从大约0到10°C冷却到大约-20到-60°C。第一 冷却级213可例如包括冷却塔。第二冷却装置214可例如包括传统的工业制冷单元。第一 冷却级213和第二冷却级214可构造成以便采用从第一结霜容器或第二结霜容器排放的冷 的气流，以便进一步降低将要被引入结霜容器的气流的温度。第一冷却级和第二冷却级也 可为串联制冷系统、气体循环制冷系统或其它类型的制冷系统的一部分。热交换器215布置成以便通过使气流与从第一结霜容器或第二结霜容器排放的 冷的气流进行接触以便与该冷的气流进行热交换来在气流被引入第一结霜容器201a或第 二结霜容器201b之前进一步降低该气流的温度。从第一结霜容器或第二结霜容器排放的 冷的气流的温度可大体低于_80°C。热交换器可例如构造成以便将气流的温度从大约-20 到-60°C降低到大约-80到-100°C。第一结霜容器201a和第二结霜容器201b各自包括构造成以便从热交换器215接 收经预冷却的气流的气体入口 2(^a、202b，气体出口 203a、20;3b和液体出口 2(Ma、204b。该 结霜容器进一步包括低温制冷系统205，其具有构造成以便接收低温制冷剂以及从穿过该 结霜容器的气流中吸收热量的热交换器206a，206b。低温制冷系统205可优选能够在布置 成以便接触气流的热交换器206a，206b的表面(本文中也称为"冷表面")处提供C02的 反升华可发生所处的温度，诸如-120°C或更低的温度。热交换器206a，206b可优选构造成 以便有助于与从气体入口到气体出口穿过结霜容器201a，201b的气流接触，并且有助于提 供暴露于与气流的接触的冷表面的高的表面积。该反升华系统可进一步包括布置成以便在化霜期间从结霜容器接收液体C02的 液体C02收集罐210。C02收集罐与结霜容器201a和201b的液体出口 204a，204b流体连 接。该流体连接可优选包括阀211a或211b以及泵212。当该系统以结霜模式操作时，热交换器206a，206b构造成以便从低温制冷系统 205接收低温制冷剂，以及从穿过结霜容器201a，201b的气流吸收热量。低温制冷系统205 可优选能够在布置成以便接触气流的热交换器206a，206b的表面(本文中也称为"冷表 面")上提供C02的反升华可发生所处的温度，诸如-120°C或更低的温度。热交换器206a， 206b可优选构造成以便有利于与从气体入口 202到气体出口 203穿过结霜容器的气流的接 触，以及提供暴露于与气流的接触的冷表面的高的表面积。该低温制冷系统205还可构造成以便用于反升华系统的化霜模式中-例如通过构 造成用于将热的低温制冷剂或其它合适的热交换介质提供到热交换器206a，206b，以加速 沉积在结霜容器中的固体C02的熔融或升华。化霜的C02可优选通过液体出口 204a，204b排放，并且以液体形式收集在液体C02收集罐210中。图2所示的反升华系统可以运行-备用循环操作。这意味着第一结霜容器用于结 霜模式(运行循环)中，而第二结霜容器用于化霜模式(备用循环)中。一旦第一容器中 的结霜操作和/或第二容器中的化霜操作完成，就可反转操作。这允许系统基本连续地操 作(即便各个结霜容器的操作是半连续的)。图2所示的反升华系统的实施例进一步包括用于提高气流的气压的装置208(本 文中也称为"压缩机")。在该实施例中，压缩机布置在结霜容器的上游、第二冷却级214 与热交换器215之间。然而，压缩机208可备选地沿着气流在结霜容器的上游布置在任何 合适的位置，或者与结霜容器的气体入口直接连接。压缩机208可优选构造成能够将气流 的压力提高到高于大气压力(即大约1. 0巴)，优选高于1. 2巴，更优选高于1. 5巴或2. 0 巴。压缩机可优选构造成能够将气流的压力提高到高于大气压力(即大约1. 0巴)，优选高 于1. 2巴，更优选高于1. 5巴或2. 0巴。压缩机可例如能够将气流的压力提高到处于1. 2 到30.0巴的范围中，诸如处于1.5到30.0巴或2.0到30.0巴的范围中。由于实用性的 原因，压力可保持低于10. 0巴，例如在从1. 2到10. 0巴的范围中，诸如在1. 5到10. 0巴或 2. 0到10. 0巴的范围中，因为这可允许在除了插入压缩机之外只有很小的修改或不用修改 的情况下使用构造成用于以大气压力来操作的现有的系统。技术人员能够选择合适的压缩 机，以用于反升华系统的任何具体实施例。图2所示的反升华系统的实施例进一步包括换能器209，其构造成以便接收以升 高的压力从结霜容器排放的气流，并且将压力转换成机械能或电能。换能器209可例如为 涡轮膨胀器，其中气流可膨胀到更低压力并且产生机械功率。可回收该机械功率以便补偿 压缩机208中的压缩的功。此外，气体将通过膨胀过程而冷却，从而进一步降低了系统的总 体制冷需求。在该实施例中，换能器209布置在结霜容器下游、在结霜容器201a，201b与热 交换器215之间。然而，换能器可备选地沿着气流在结霜容器的下游布置在任何合适的位 置上，或者与结霜容器的气体出口直接连接。技术人员能够取决于例如机械功率和制冷之 间的期望的平衡来确定换能器的最合适的位置。技术人员能够选择合适的换能器，以用于 反升华系统的任何具体实施例。现在将描述使用如图1所示的反升华系统从气流中去除C02的过程。将要从其 中去除C02的气流，可选地在去除水、微粒和其它污染物之后首先经受预冷却阶段，其中气 流的温度在一个或多个冷却步骤中被逐步地降低。气流的温度可例如在第一冷却步骤中、 例如使用利用水作为冷却介质的冷却塔从大约25到50°C或更高的温度被降低到大约0到 10°C的温度，且在第二冷却步骤中使用传统的制冷方法从大约0到10°C的温度被降低到大 约-20到-60°C的温度。预冷却阶段可进一步包括另外的冷却步骤，其中气流的温度在热交 换器中通过使用从在其中执行结霜的结霜容器中排放的冷的气流而被进一步降低。在该热 交换器中，气流的温度可例如从大约-20到_60°C被降低到大约-80到-100°C。气流进一步经历压缩阶段，其中气流的气压增大(例如通过压缩机)到超过大气 压力的压力。压缩可在预冷却阶段之前、期间或者之后执行，但是其可优选在预冷却阶段 后执行，或者在紧接在与从结霜容器排放的冷的气流进行热交换之前的预冷却阶段期间执 行。气流的压力可优选被提高到显著地高于大气压力(即大约1.0巴)的压力，优选被提 高到高于1. 2巴、更优选高于1. 5巴或2. 0巴的压力。升高的压力可例如在1. 2到30. 0巴
10的范围中，诸如在1. 5到30. 0巴或2. 0到30. 0巴的范围中。由于实用性的原因，压力可保 持低于10. 0巴，例如在从1. 2到10. 0巴的范围中，诸如在1. 5到10. 0巴或2. 0到10. 0巴 的范围中。在结霜阶段，经预冷却的以及经压缩的气流通过气体入口被引入结霜容器中，在 结霜容器中执行C02的反升华。在该结霜容器中，使气流与低温制冷系统的冷表面进行 接触。冷表面足够冷到引起存在于气流中的C02气体的反升华，以在冷表面上形成固体 C02冰的沉积物。冷表面的至少一部分可具有-110°C或更低，优选_115°C或更低，且更优 选_120°C或更低的表面温度。然后减少了 C02的气流通过气体出口排放，仍然处于低温和 升高的压力。然后减少了 C02的冷的排放气流可经历膨胀阶段，其中气流的气压例如在涡轮膨 胀器中被降低。在膨胀阶段中，在产生机械功率和/或电功率期间气流的温度升高，且气流 的压力降低。此外，例如通过涡轮膨胀器而在膨胀阶段中产生的功率可有利地用来补偿在 压缩阶段中压缩气流所需的功率。在膨胀阶段之前或者之后，也可有利地使用从结霜容器排放的冷的气体来在预冷 却阶段中冷却进入气流。从结霜容器排放的冷的气体可例如用于以逐步地更高的温度在热 交换器中和预冷却阶段的一个或多个冷却步骤中提供制冷。
权利要求
1.一种用于通过反升华从气流中去除C02的方法，包括以下步骤a)将包含C02的气流引入结霜容器；b)将所述结霜容器中的气流的至少一部分的温度降低到固体C02通过反升华而沉积 所处的温度；c)从所述结霜容器排放减少了C02的气流；以及d)回收沉积的固体C02；其中，步骤b)中的气流的压力高于大气压力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b)中的气流的压力高于1.5巴。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤b)中的气流的压力高于2.0巴。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，步骤b)中的气流的压力低 于10. 0巴。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述气流的压力在该气流 被引入到所述结霜容器中之前由压缩机提高。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在已经执行了步骤b)之后 降低所述气流的压力。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，压力的降低被转换成机械能或电能。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述机械能或电能在所述压缩机中至少 部分地被再循环。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述气流的温度在该气流 被引入所述结霜容器中之前在一个或多个预冷却步骤中被降低。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，当气流被引入所述结霜容 器时，所述气流的温度在-80到-100°C的范围中。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，回收所述沉积的固体C02 包括使所述沉积的固体C02液化；以及从所述结霜容器中排出液化的C02。
12.一种用于从气流中去除C02的反升华系统，包括构造成以便接收气流的结霜容器，所述结霜容器包括低温制冷装置，该低温制冷装置 构造成用于将所述结霜容器中的气流的至少一部分的温度降低到固体C02通过反升华而 沉积所处的温度；以及压缩机，该压缩机构造成以便提高供给到所述结霜容器的气流的气压。
13.根据权利要求12所述的反升华系统，其特征在于，所述低温制冷装置包括气体循 环制冷系统、串联制冷系统或集成式串联制冷系统。
14.根据权利要求12-13中任一项所述的反升华系统，其特征在于，所述反升华系统进 一步包括构造成以便接收以升高的压力从所述结霜容器排放的气流并且将压力转换成机 械能或电能的换能器。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的反升华系统，其特征在于，所述反升华系统进 一步包括另外的结霜容器，其中这两个结霜容器并列地布置，从而允许这两个结霜容器以 运行-备用循环操作。
16.根据权利要求12-15中任一项所述的反升华系统，其特征在于，所述反升华系统进 一步包括布置在所述结霜容器的上游且构造成以便将气流冷却到0到10°C的范围中的温 度的第一预冷却装置。
17.根据权利要求16所述的反升华系统，其特征在于，所述第一预冷却装置包括冷却塔。
18.根据权利要求16-17中的任一项所述的反升华系统，其特征在于，所述反升华系统 进一步包括布置在所述结霜容器的上游且构造成以便将气流冷却到-20到-60°C的范围中 的温度的第二预冷却装置。
19.根据权利要求18所述的反升华系统，其特征在于，所述第二预冷却装置包括工业 制冷装置。
20.根据权利要求12-19中的任一项所述的反升华系统，其特征在于，所述反升华系统 进一步包括构造成以便接收从所述结霜容器排放的冷的气流并且使用它来降低将要被引 入所述结霜容器中的气流的温度的热交换器。
21.根据权利要求20所述的反升华系统，其特征在于，所述压缩机布置在所述热交换 器的上游。
22.根据权利要求20所述的反升华系统，其特征在于，所述换能器布置在所述热交换 器的下游。
全文摘要
一种通过反升华从气流中去除CO2的方法，包括以下步骤a)将包含CO2的气流引入结霜容器；b)将所述结霜容器中的该气流的至少一部分的温度降低到固体CO2通过反升华而沉积的温度；c)从结霜容器中排放减少了CO2的气流；以及d)回收沉积的固体CO2；其中步骤b)中的气流的压力高于大气压力。一种用于从气流中去除CO2的反升华系统，包括构造成以便接收气流的结霜容器(101)，所述结霜容器包括低温制冷装置(107)，其构造成用于将所述结霜容器中的气流的至少一部分的温度降低到固体CO2通过反升华而沉积所处的温度；以及压缩机(108)，其构造成以便提高供给到结霜容器的气流的气压。
文档编号B01D53/00GK102112830SQ200980131144
公开日2011年6月29日 申请日期2009年7月24日 优先权日2008年8月1日
发明者C·M·蒙勒, W·G·黑斯 申请人:阿尔斯托姆科技有限公司