用于恢复被热稳定盐污染的吸附剂上的功能位置的方法和系统的制作方法【专利说明】用于恢复被热稳定盐污染的吸附剂上的功能位置的方法和系统[0001]相关申请的交叉引用[0002]本申请要求2012年9月20日申请的名称为〃用于恢复与酸性气体形成了热稳定盐的CO2吸附剂上的功能位置的方法（MethodtoReclaimFunctionalSitesonaC02SorbentThatHaveFormedHeatStableSaltswithanAcidGas)"的美国临时申请序列号61/703,591的优先权，将其通过引用方式全部并入本文。[0003]交叉引用2012年4月11日申请的序列号为13/441，119、2013年4月11日申请的序列号为13/861，183的美国申请，将其通过引用方式全部并入本文。[0004]关于联邦政府资助研发的声明[0005]美国政府在本发明中具有已付许可，并有权在有限条件下要求专利所有人以美国能源部授予的合同编号DE-FE0004343的条款设定的合理的条件许可他人。
技术领域：
[0006]本发明总的来讲涉及废气处理，特别地涉及在废气处理中所用的吸附剂的循环。【
背景技术：
】[0007]CO2捕集和隔离（sequestration)是显著降低燃煤电厂的CO2排放的唯一可行方法。一种有前途的进行CO2捕集的方法是在变温方法中使用干吸附剂。工业中正在广泛地发明和评价潜在的吸附剂。最常见类型的固体吸附剂之一是用胺官能化的那些。[0008]尽管使用胺的吸附剂证实具有与CO2捕集相关的有前景的特性，但胺通常将会与烟气中常见的SO2或其他酸性气体反应生成热稳定盐。如果该热稳定盐位置不能得到恢复或再生，那么商业方法中所用的吸附剂将由于功能的丧失而需要过早更换。这样能够导致〇)2捕集系统操作成本的显著提高。仅更换形成显著量的热稳定盐的吸附剂通常也是不可行的。[0009]因此现有技术中存在对具有较长工作寿命周期、较好的降解特征和/或较好的功能位置再生特征的基于胺的吸附剂的需求。[0010]发明概述[0011]通过本发明的各个方面、实施方案和构造解决了这些和其他需求。本发明涉及一种方法和系统，通过其能够从吸附剂（特别是基于胺的吸附剂）中除去热稳定盐，而不会对吸附剂结构或其功能位置的效用产生相反的或不利的影响。[0012]本发明涉及一种方法，其能够包括以下步骤：[0013](a)接收气流，该气流包括目标气体组分和与该目标气体组分不同的至少一种酸性气体；[0014](b)将该气流与吸附剂接触以除去至少一部分该目标气体组分以形成净化气流和载荷吸附剂，该吸附剂还除去一部分该酸性气体；[0015](C)从该载荷吸附剂上除去大部分或全部的该目标气体组分以形成贫吸附剂，该贫吸附剂包括大部分或全部的被吸附剂从该气流中收集的该酸性气体和/或其盐；和[0016](d)将该贫吸附剂与再生溶液接触以除去大部分或全部的该酸性气体和/或其盐并形成经完全处理的吸附剂用于循环。[0017]本发明涉及一种系统，其能够包括：[0018](a)气体组分分离器，经配置以（a)接收气流，该气流包括目标气体组分和一种或多种与该目标气体组分不同的酸性气体；和（b)将该气流与吸附剂接触以除去一些或全部该目标气体组分以形成净化气流和载荷吸附剂，该载荷吸附剂还除去一些或全部该酸性气体；[0019](b)吸附剂再生器，经配置以从该载荷吸附剂上除去大部分或全部该目标气体组分以形成贫吸附剂，该贫吸附剂仍包括大部分或全部该酸性气体和/或其盐；和[0020](C)再生容器，经配置以将该贫吸附剂与再生溶液接触以除去大部分或全部该酸性气体和/或其盐并形成经完全处理的吸附剂用于循环到该气体组分分离器。[0021]该目标气体组分能够是碳氧化物。[0022]该酸性气体能够是一种或多种硫氧化物、氮氧化物和硫化氢。[0023]该吸附剂能够是固体的形式。[0024]该吸附剂能够是基于胺的吸附剂。[0025]该再生溶液能够包括碱。[0026]该碱是一种或多种碱金属的或碱土金属的碳酸盐、碱金属的或碱土金属的氢氧化物、醇盐、金属氧化物、氨、金属胺、羧酸盐、膦、醚、酮、烯烃和CH3'[0027]该再生溶液通常具有至少约pH10的pH值。[0028]该酸性气体能够包括SO2。[0029]该目标气体组分为CO2。气流中大部分或全部的CO2都能够被该吸附剂除去。[0030]能够通过变压、变温及其组合中的一种或多种将〇)2从载荷吸附剂上除去。[0031]相邻的吸附剂组分之间的键和在吸附剂组分与相邻的吸附剂基体之间的键(bonds)能够强于吸附剂组分和目标气体组分之间的键和吸附剂组分与该酸性气体和/或其盐之间的键。[0032]该再生溶液通常不显著影响相邻吸附剂组分之间和吸附剂组分与相邻的吸附剂基体之间的键的强度。[0033]在贫吸附剂与再生溶液接触之后，能够将该吸附剂与洗涤溶液接触以除去在与再生溶液接触之后在该吸附剂上的任何沉积物。[0034]该系统能够包括非临时（non-transient)且有形（tangible)的计算机可读介质，其包括微处理器可读取和可执行的指令，其在执行时，实施包括以下的操作：[0035]测定气流和/或净化气流中的目标气体组分和/或酸性气体的浓度，且在认为关于该气流和/或净化气流中的该目标气体组分和/或酸性气体的测定的浓度之间存在确定关系时，实施以下子操作：[0036](a)从载荷吸附剂中除去大部分或全部该目标气体组分以形成贫吸附剂，该贫吸附剂仍包括大部分或全部的该酸性气体和/或其盐；和[0037](b)将该贫吸附剂与再生溶液接触以除去大部分或全部的该酸性气体和/或其盐并形成经完全处理的吸附剂用于循环。[0038]该指令在执行时能够基于被认为是否存在确定关系，在该系统的第一和第二操作模式之间进行选择。在第一操作模式下，气流通过第一气体组分分离器但不通过第二气体组分分离器，第一气体组分分离器所用的第一吸附剂不再生，第二气体组分分离器使用的第二吸附剂进行再生。在第二操作模式下，气流通过第二气体组分分离器但不通过第一气体组分分离器，第二气体组分分离器使用的第二吸附剂不再生，第一气体组分分离器使用的第一吸附剂进行再生[0039]本发明能够根据特定的构造提供多个优点。其能够提供具有较长工作寿命循环、较好降解特征和/或较好功能位置再生特征的吸附剂，特别是基于胺的吸附剂。其能够提供包含热稳定酸和盐沉积物的基于胺的吸附剂的洗涤方法。其能够通过恢复否则由于热稳定酸和/或盐复合物的生成而失效的功能位置而降低CO2捕集系统中吸附剂更换的频率。其能够比通常需要更换全部的吸附剂的更换中毒吸附剂的方法更廉价。通过提供洗涤该溶液并回收热稳定盐的方法，本发明能够大大降低基于胺的吸附剂〇)2捕集系统的操作成本。[0040]从此处包含的方面、实施方案和构造的公开，这些和其他优点将显而易见。[0041]"a"或"an"个体表示一个或多个该个体。同样地，术语"a"（或"an"）、"一个或多个"和"至少一个"在此处能够互换使用。还应当指出术语"包括"、"包含"和"具有"能够互换使用。[0042]"吸收"是将一种状态的物质结合到不同状态的另一物质中（例如液体被固体吸收或气体被液体吸收）。吸收是物理或化学现象或者过程，其中原子、分子或离子进入一些体相（气体、液体或固体材料）中。这与吸附是不同的方法，因为被吸收的分子是通过体积而非表面（如吸附的情况中那样）进行的。[0043]"吸附"是气体、液体或溶解固体的原子、离子、生物分子或分子附着到表面上。该方法在吸附剂的表面上产生了吸附物（聚集的分子或原子）的膜。其与吸收不同，在吸收中流体渗透到液体或固体中或被其溶解。与表面张力类似，吸附通常是表面能的结果。键的精确性质取决于所包括的物种的细节，但吸附过程通常被分类为物理吸附（弱范德华力的特征）或化学吸附（共价键的特征）。其也可以由于静电吸引而发生。[0044]"酸"是具有与碱和某些金属（例如钙）反应生成盐的能力的化学物质。对于酸有三种常见的定义：Arrhenius定义、Bl'0nsted_-Lowry定义和Lewis定义。Arrhenius定义将酸定义为在溶解在水中时提高氢离子H+)浓度或更精确而言提高水合氢离子（H3O+)浓度的物质。Rronsted--Lowry定义是一个扩张：酸是能够作为质子供体的物质。通过该定义，任何能够容易脱质子的化合物都能够被认为是酸。实例包括包含O-H或N-H片段的醇和胺。Lewis酸是能够接收电子对形成共价键的物质。Lewis酸的实例包括所有金属阳离子和缺电子分子，例如三氟化硼和三氯化铝。[0045]"酸性气体"表示在与水混合时生成酸性化合物的任意类型的气体或气体混合物。最常见类型的酸性气体是硫化氢（H2S)、硫氧化物（SOx)(其在与水混合时能够生成硫酸）、氮氧化物（其在与水混合时能够生成硝酸）和一氧化碳（CO)和/或二氧化碳（CO2)(其在与水混合时能够生成碳酸）。[0046]"烯烃"、"烯"或"烯族烃"是包含至少一个碳碳双键的不饱和化合物。[0047]"胺"是包含具有非共有电子对的碱性氮原子的有机化合物和官能团。胺是氨的衍生物，其中一个或多个氢原子被取代基（例如烷基或芳基）取代。重要的胺包括氨基酸、生物胺、三甲基胺和苯胺。氨的无机衍生物也称作胺，例如氯胺（NClH2)。具有连接到羰基上的氮原子的结构为R-CO-NR'R"的化合物称作酰胺，其具有与胺不同的化学性质。[0048]"灰"表示煤颗粒完全燃烧后剩余的残余物。灰通常能够包括矿物质（二氧化硅、氧化铝、铁氧化物等）。[0049]术语"至少一个"、"一个或多个"和"和/或"在操作中是联合的（conjunctive)和分立的（disjunctive)开放式表述。例如，表述方式"A、B和C中至少一个"、"A、B或C中至少一个"、"A、B和C中一个或多个"、"A、B或C中一个或多个"和"A、B和/或C"各自都表示仅A、仅B、仅C、A和B-起、A和C一起、B和C一起或A、B和C一起。当上述表述方式中A、B和C中各自表示要素（例如X、Y和Z)或一组要素（例如XrXn、Y1-YjPZrZ。）时，该术语意于表当前第1页1 2 3 4 5 6