专利名称：用气体加压吹扫生产高压气体的分离设备及其过程的制作方法
技术领域：
本发明是关于气体加压的分离设备及其应用此类设备的过程。
背景技术：
把二氧化碳从电厂烟道气里分离出来是整个碳捕集封存(CCS)的过程中成本最高的一步。目前工业化的二氧化碳捕集技术是有机胺吸收法。一个典型的采用吸收/解吸的传统分离过程如图I所示。未处理的烟道气14进入吸收塔12，净化后的烟道气16离开吸收塔12。二氧化碳贫液18从顶部进入吸收塔12流向塔底。贫液在吸收塔12内通过和气体逆流接触吸收气相中的绝大部分二氧化碳后成为富液20离开吸收塔12。富液24通过泵22加压后进入热交换器26和来自解吸塔30底部的热贫液36换热。换热后的富液28进入解吸塔30由顶部向下流动。富液中的二氧化碳被来自解吸塔30底部的自下而上的水蒸汽解吸。解吸二氧化碳所需要的热量全部来自水蒸汽。来自锅炉的水蒸汽48进入再沸器46提供热量给再沸器46而水蒸汽被冷凝后以冷凝水44流回锅炉。来自再沸器46的水蒸汽50从解吸塔30的底部进入；来自解吸塔底部的贫液32经泵34加压后由物流36进入到贫富液热交换器26。换热后的二氧化碳贫液38离开贫富液热交换器26以后继续被换热器40冷却。冷却后的贫液18进入到吸收塔12的顶部完成一个循环。补充溶剂(有机胺)42可以混入贫液18进入吸收塔12。离开解吸塔30顶部的二氧化碳52进入换热器56，冷却后的二氧化碳60去后续压缩工序。来自换热器56的冷凝水58由顶部回流到解吸塔30。传统的吸收/解吸过程很耗能。其所需热量由以下三部分组成Qtotal ^sens ible~^~Qreacti on~^Qs tripping(I)这里QMac;tim是反应热(也称吸收反应热)也就是在吸收塔内吸收过程中放出的热。Qsmsible是显热，就是把二氧化碳富液从进入到解吸塔的温度加热到离开解吸塔贫液温度所需要的热。Qstaipping是汽提热，也就是为了产生和二氧化碳一起离开塔顶的那部分水蒸汽所需要的热。各部分的热量大小可以用以下公式计算
权利要求
1.一个从混合气体中分离产品气并且产生一含有产品气的高压气体的过程,该高压气体中产品气体的分压是混合气体中产品气体分压的10倍以上，该过程包括 (a)将一气体混合物引入一吸收设备使其与一个或多个液体接触，吸收其中的产品气体并产生一股含有产品气体的富液； (b)将含有产品气体的富液从至少一个入口引入到气体加压的解吸塔用至少一股的加压吹扫气体吹扫产品气到所述加压气体中从而产生至少一股贫含产品气的液体和至少一股含有产品气体的高压气体； (c)从贫液中回收热量；和 (d)循环至少部分贫液到步骤(a)。
2.在权利要求I的过程里，在步骤(a)和步骤(b)之间进一步加上 (i)将在步骤(a)里产生的富液引入到另一个吸收设备使其与至少一部分来自步骤(b)的高压气体产物接触并将产品气体吸入该富液从而产生更浓的富液；和 ( )随后将该更浓的富液引人到至少一个闪蒸器去回收部分产品气，除去部分产品气的半富液最后进入到前述步骤(b)中的气体加压吹扫塔。
3.在权利要求2的过程中进一步引入更多的步骤(i)和步骤(b)，其中这些步骤(i)和步骤(b)各自按顺序排列，而在最后一个步骤(i)和第一个步骤(b)之间引入步骤(ii)。
4.在权利要求I的过程里，将来自步骤(b)的加压气体吹扫产物进一步用一个或多个分离方法分离所需产品气体。
5.在权利要求4的过程里，所述的一个或多个分离方法由冷凝，深度冷凝，精馏，吸收，和/或者吸附等方法组成可以是平行或者先后的组合。
6.在权利要求4的过程里进一步加入 (b’ )将来自前述步骤(b)的加压气体吹扫产物引入到另外一个吸收塔和不同于步骤(a)的吸收液进行接触以吸收加压吹扫气体产物中的产品气体并产生一个富含产品气的富液；和 (b”)将该富液引入到一个或多个的闪蒸器以回收在该富液内的产品气体。
7.在权利要求6的过程里进一步，其中的气体混合物为来自燃烧设备中含碳燃料的燃烧后尾气。
8.在权利要求I的过程里的产品气体为二氧化碳。
9.在权利要求I的过程里的加压吹扫气体是单组分纯气体。
10.在权利要求I的过程里的加压吹扫气体是多组分的混合气体。
11.在权利要求I的过程里的加压吹扫气体中含有一定的二氧化碳。
12.在权利要求I的过程里的加压吹扫气体是氮气。
13.在权利要求I的过程里用于步骤(b)的气体加压吹扫塔为如下组成 (i)一个气体加压的解吸设备，该设备有至少一股液体和至少一股高压气体流入并流向不同的方向；有至少一股液体和至少一股气体流出，流入的高压气体对液体中的产品气体进行解吸，使该产品气体进入该高压气体从而形成至少一股含有产品气体的高压吹扫气体产物；和 ( )加热设备用以独立控制解吸设备内的温度分布，至少需要两个或以上的加热装置在该设备的不同位置(不同位置的液体含有不同浓度的产品气体)的对液体进行加热。
14.一个气体加压的分离系统用以从一液体里解吸一产品气体并产生一含有产品气的高压气体，该系统包含 (a)一个气体加压的解吸设备，该设备有至少一股液体和一股或多股高压气体流入并流向不同的方向；流入的高压气体对液体中的产品气体进行解吸，使该产品气体进入该高压气体从而形成至少一股含有产品气体的高压气体吹扫产物；和 (b)一加热设备用以独立控制设备内的温度分布。
15.在权利要求14的分离系统里其加热设备在气体加压吹扫塔的两个或多个地方进行供热而且该加热点相互连接。
16.在权利要求14的分离系统里其加热设备在气体加压吹扫塔的两个或多个地方进行供热，但这些加热点相互分开。
17.在权利要求14的分离系统里其加热设备在气体加压吹扫塔的两个或多个地方进行供热，这些加热设备位于塔的内部。
18.在权利要求14的分离系统里其加热设备在气体加压吹扫塔的两个或多个地方进行供热，这些加热设备位于塔的外部。
19.在权利要求14的分离系统里，其引入的加压吹扫气体在10个大气压以上。
20.一个控制气体加压吹扫塔的温度的方法，该气体加压解吸系统旨在用加压气体吹扫一液体中的产品气体并且产生一个含有产品气体的高压气体吹扫产物，该方法包括 (a)一个气体加压的解吸设备，该设备有至少一股液体和一股或多股高压气体流入并流向不同的方向；流入的高压气体对液体中的产品气体进行解吸，使该产品气体进入该高压气体从而形成至少一股含有产品气体的高压气体吹扫产物；和 (b)至少两个或多个的加热设备在塔的不同位置提供热零用以独立控制设备内的温度分布。
全文摘要
本发明提供了一个气体加压的分离系统可以用于从一液体里解吸一产品气体并产生一含有产品气体的高压气体吹扫产物。本系统包含一个气体加压的解吸设备，例如塔器，该设备有至少一股液体和至少一股高压气体流入并流向不同的方向，有至少一股液体和至少一股气体流出，流入的高压气体对液体中的产品气体进行解吸，使该产品气体进入该高压气体从而形成至少一股含有产品气体的高压气体，还有至少两个或以上的加热装置在该塔设备的不同位置对含有不同浓度的产品气体的液体进行加热。本发明还提供了利用上述系统来从混合气体中分离产品气体并产生含有产品气体的高压气体产物的过程。
文档编号B01D19/00GK102985161SQ201180034064
公开日2013年3月20日 申请日期2011年7月11日 优先权日2010年7月9日
发明者陈孝国, 潘子江 申请人:美国碳捕集与利用技术开发公司