用于多单元气体处理的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明的领域是气体处理系统和方法。
【背景技术】
[0002]以下的【背景技术】讨论包括可能对于理解本发明有用的信息。其并非承认本文所提供的任何信息是现有技术或是与目前要求保护的发明有关，也并非承认明确地或隐含地引用的任何出版物是现有技术。
[0003]在二氧化碳(C02)捕集领域、特别是低压、燃烧后的C02捕集领域中，通常要处理大量的气体。由于法规和条例限制了从大型、单点排放源排出的C02的量，必须要处理的气体的体积将变得越来越大。这些大的气体流需要多个系列的大规模气体处理塔，其通常占用宝贵的地块空间，这代表了很高的资金成本并增加了工厂的设备总数量。
[0004]随着可再生能量(例如太阳能、风能等)越来越普遍，以深度调节能力来操作动力和碳捕集装置是重要的。
[0005]本文所讨论的所有外来材料都通过引用将其全部并入本文中。在所并入的参考文献中的术语的定义或使用与本文所提供的该术语的定义不一致或相反的情况下，采用本文所提供的该术语的定义而不采用该参考文献中的该术语的定义。
[0006]因此，仍需要改进的气体处理系统和方法，其具有降低的复杂度而同时允许有扩展的能力以满足容量需求。
【发明内容】
[0007]本发明的主题提供了设备、系统和方法，其能够更高效地处理气体，并同时能减少所需的结构材料和时间、装备要求以及地块空间需求。
[0008]优选的系统包括一个或多个气体处理塔，每个气体处理塔具有外壳体。所述塔优选地以模块化的方式组合了被安置在外壳体内的两个或更多个单元，每个单元具有气-液接触区域。尤其优选的是，所述单元被相互流体耦接，并共享底部中的公共液体空间。所述单元中的至少一个可包括流体出口，来自每个单元的流体可通过该流体出口排出。这有利地减少了从单元移除流体所需的设备的数量。
[0009]优选的系统还是模块化的，使得能够快速地将额外的塔耦接到现有的气体处理塔，从而扩展系统的最大输出。另外，系统的模块化方式允许操作时和建造期间的灵活性，并简化了翻新改造和厂房扩建。
[0010]另外，本文讨论的本发明的主题允许将多个气体处理塔组合成单个模块化单元。在气体处理塔变得太大时(例如800MW的单元)，这样的单元通过使用多单元塔来进行气体处理而允许维持单个系列。
[0011]本文讨论的本发明的主题尤其适用于碳捕集系统，不过也可应用于例如包括烟道气脱硫和烟道气冷却的任何低压吸收系统中。
[0012]除非上下文表明了相反的内容，本文所阐述的所有范围应被解释为包括其端点，并且端部开放的范围应被解释为包括商业实用值。同样，除非上下文表明了相反的内容，所有的值的列表应被考虑为包括中间的值。
[0013]结合附图，本发明的主题的各种目的、特征、方面和优点将从以下优选实施例的详细描述变得明显，在附图中，相同的数字表示相同的部件。
【附图说明】
[0014]图1为具有至少两个单元的气体处理塔的一个实施例的示意图。
[0015]图2为具有四个单元的气体处理塔的另一个实施例的示意图。
[0016]图3A为具有N个单元的气体处理塔的另一个实施例的示意图。
[0017]图3B为图3A的气体处理塔的平面图。
[0018]图4为模块化气体处理系统的平面图，其容量能够从四个单元增加到八个单元。
[0019]图5为用于气体处理的方法的一个实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0020]应该理解，所公开的技术提供了多种有利的技术效果，包括减少建造材料、设备要求以及地块空间需求，同时允许在操作时和建造期间具有灵活性。
[0021]接下来的讨论提供了本发明的主题的许多示例性实施例。虽然每个实施例代表了本发明的元件的单一组合，但本发明的主题被认为包括所公开的元件的所有可能的组合。因此，如果一个实施例包括元件A、B和C，并且第二个实施例包括元件B和D，那么即使未明确地公开，本发明的主题仍被认为包括A、B、C或D的其它剩余的组合。
[0022]在图1中，气体处理塔100被示出具有外壳体102。塔100优选地至少包括被安置在外壳体102内的第一和第二单元110和120。然而，可以预期的是，塔100可任选地包括三个或更多个单元。第一和第二单元110和120的每一个优选地分别包括气-液接触表面区域114和124，使得每个单元能清洗或以其他方式调节进入的气体。
[0023]尤其优选的是，第一和第二单元110和120经由共享的公共液体空间130被相互流体親接(例如液体能在单元之间流动)。以这种方式，液体能够例如通过开口 132而在单元110和120之间共享。如图1所示，第一和第二单元110和120被第一壁134分隔，第一壁134在第一壁134的底部中具有开口 132，使得单元110和120的每一个内的液体能经由开口 132流到另一个单元。这种塔100仅需要单列的通向塔100 (例如液体入口 150)以及来自塔100(例如流体出口 140和栗142)的栗和管道，从而优化用地面积并减少设备数量和成本。为了促使液体从单元110被动移动到单元120，可预期是的，单元110和120中的一者或二者可包括向下倾斜的底板136。
[0024]可预期的是，塔100可由钢或内衬混凝土建造，不过也可使用任何商业上适当的材料。在使用混凝土的情况下，可进一步预期的是，混凝土可以内衬有塑料、瓷砖或其他不透的惰性材料。
[0025]流体出口 140可被耦接到第二单元120，使得来自第一和第二单元110和120 二者的流体能经由流体出口 140排出。这是有利的，因为其通过使每个单元不再需要单独的出口管道而减少了塔100的管道的复杂度，同时还减少了栗和其它所需部件的总数量。
[0026]优选地，流体出口 140包括至少一个栗142，以促进从塔100移除液体。在一些预期的实施例中，栗142可为立式罐形栗，以最小化容器裙围高度并取消抽吸管道和阀门。
[0027]多单元塔100通常将会具有与单元一样多的气体入口。因此，如图1所示，第一和第二单元110和120的每一个分别包括入口 112和122。
[0028]有利地，与现有技术的塔构造相比，塔100最小化了地块空间，同时还由于每个单元能够被单独地操作而提供了操作灵活性，使得不必同时操作所有单元。这允许非常低的调节比。例如，可通过关闭单元110和120中的一个或多个而容易地下调多单元塔100。在这个问题上，可改变二氧化碳捕集装置的容量以匹配变化的电厂负荷。
[0029]单元110和120优选地以模块化方式建造，简化了通过将额外单元添加到现有系统而进行的改造或增容。这些额外的单元可有利地使用现有单元的现有流体入口和出口，从而减少了对额外设备和地块空间的需求。
[0030]塔100可进一步包括一个或多个排气出口 160。如图1所示，出口 160可被流体耦接到第一和第二单元110和120的每一个，然而每个单元可替代地具有其自己的出口。
[0031]图2示出了气体处理系统200，其具有被并排成组安置的四个单元210A-210D，然而还可预期将单元直列地安置。虽然未示出，单元210A-210D的每一个可包括气体入口212。公共液体空间230可将单元210A-210D相互流体耦接，并且将单元210A-210D耦接到流体出口 240。单元210A-210B可经由将单元210A与单元210B隔开的壁中的开口 232流体耦接。单元壁可包括另外的开口，从而允许单元210A-210D相互流体耦接。
[0032]替代地，可预期的是，单元210A-210B可被相互流体耦接并被流体耦接到流体出口 240，并且单元210C-210D可被相互流体耦接并被流体耦接到第二流体出口。
[0033]单元210A可包括液体入口，其将流体供给到安置在单元210A内的分配器250。可进一步预期的是，液体入口还可将流体供给到单元210C以及也可能供给到单元210B和210D，以减少所需的液体入口的数量。在其它可预期的实施例中，单元可具有两个或更多个液体入口。例如，单元210A和210C可共享来自第一液体入口的流体，而单元210B和210D可共享来自第二液体入口的流体。
[0034]单元210A-210D可共享一个或多个排气出口。如图2所示，单元210A-210B可共享第一排气出口 260，而单元210C-210D可共享第二排气出口 262。替代地，每个单元可具有其自己的排气出口，该排气出口可以供给到或可以不供给到公共排气管。
[0035]图3A-3B示出了气体处理系统300的另一个实施例，其具有以直列方式安置的多个单元310A-310N，然而可预期的是，单元中的一些可被分组，例如具有单元的并排成组的塔。系统300可进一步包括多个塔，每个塔包括相互流体耦接的至少两个单元。
[0036]如图3A所示，单元310A-310N可经由过