用于气体组分捕集的流化床方法和系统的制作方法
用于气体组分捕集的流化床方法和系统的制作方法
【专利摘要】本申请涉及让干燥的吸附剂从气流中除去目标成分（如二氧化碳（CO2））的方法。分级流化床分离器使得气体和吸附剂朝相反方向移动。在分离器中吸附剂负载有目标成分。随后将它转移至再生器，在再生器中脱除目标成分。控制分离器和再生器的温度。在从再生器中除去吸附剂后，随后将吸附剂转移回到分离器中。
【专利说明】用于气体组分捕集的流化床方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2011年4月11日提交的标题为“Staged Fluidized Beds forC02Capture”的美国临时专利申请61/474，103的优先权，将该专利申请通过引用方式全部并入本申请。
[0003]关于联邦资助的研究或开发的声明
[0004]研发本发明的项目一部分由能源部(DOE)以奖励编号DE-FE0004343支持。该项目由 the DOE National Energy Technology Laboratory’ s Innovations 以 ExistingPlants (IEP) Program 资助。
【技术领域】
[0005]本申请主要涉及气流处理，具体涉及从气流中分离所选择成分。
【背景技术】
[0006]化石燃料在电、能源、或热、以及天然气提取中的使用可产生二氧化碳(CO2)的排放。CO2的排放日益成为监管当局的目标。
[0007]用于从烟道气流中捕集CO2的多种不同的固体吸附剂有待开发，而整个领域很广泛，仅提及一些吸附剂相关的专利用于参考。例如，Siriwardane讨论了胺处理的吸附剂(US6, 908，497)，其可用于在低温的CO2捕集，该吸附剂可以通过加热至超过35°C的温度而得到再生。此外，Gray等人讨论了制备低成本的干燥的胺吸附剂(US6547854)的新方法。Sayari还使用了介孔二氧化硅胺官能化来制备有潜力的CO2吸附剂(US0616674)。最后，Tirio提出了使用离子交换树脂用于CO2捕集(美国申请0088550)。
[0008]尽管吸附剂对于CO2捕集相关的效率和成本是重要的，但是工艺和相关设备也具有高度的重要性。若干不同的小组已提出了用于CO2捕集的不同的工艺构造。本申请讨论了最为相关的使用变温(可能除了变压或变分压之外)的操作。已作出了若干提议来采用如下所述的工艺:在该工艺中，吸附剂保持固定，例如采用可以进行吸附或再生操作的固定床(US6755892和W0026637)。固定床系统的一个问题在于实际的床和支撑结构本身在每个再生和吸附步骤需要分别进行升温加热和降温冷却。这可以通过在分离器与再生器容器之间移动吸附剂来避免。Pennline等人提出了采用错流的移动床系统(US6387337)。尽管所提出的移动床系统压力下降得少，但是气体和吸附剂之间的接触时间少；此外，吸附期间的热消除困难。为了增加吸附剂和气体之间的接触时间和最大化吸附剂的CO2A载量，Knaebel提出了使用逆流反应器，在吸附期间采用内部冷却(US0230930)。Knaebel还提出通过在使热吸附剂再生成为进入分离器的冷却吸附剂之后，从热吸附剂转移热来降低显热的需求。虽然逆流设计能有效地最大化在吸附剂上的CO2载量，但在该系统中的热转移和质量转移不可能足以处理在放热吸附期间所产生的热和由于吸热再生过程引起的热损失。最终，移动床系统中的气体/固体接触可能是无效率的。对于显示出有效的质量转移和热转移的CO2吸附/再生反应器是非常合乎期望的。
【发明内容】
[0009]通过本申请的各方面、实施方式和构造，这些需要和其它需要得以解决。本申请主要涉及使用固体吸附剂从气流中除去目标成分。
[0010]在一种实施方式中，提供了一种方法，其包括如下步骤:
[0011](a)接收包含将由固体吸附剂除去的目标成分的气流；
[0012](b)采用所述气流依次地流化多级床的吸附剂，从而在所述床中使所述目标成分吸附在所述吸附剂上，其中所述气流的流动方向与吸附剂从所述床的第一级到所述床的第二级的流动方向相反；
[0013](C)从床的末级除去负载目标成分(target constituent-loaded)的吸附剂；和
[0014](d)使成分从负载成分的吸附剂中脱吸附，以形成富含目标成分(targetconstituent-rich)的产物气体和再循环到所述床的所选级的贫成分(constituent-lean)吸附剂。
[0015]在一种实施方式中，提供了一种方法，其包括如下步骤:
[0016](a)采用气流依次地流化一级或多级床的负载目标成分的固体吸附剂，从而在床中使目标成分从固体吸附剂中脱吸附，进入气相，并且形成贫(lean)固体吸附剂，其中对于多级床的情况，气流的流动方向与负载目标成分的吸附剂从床的第一级至床的第二级的流动方向相反；和
[0017](b)作为产物气体收集脱吸附的目标成分。
[0018]在一种应用中，目标成分是CO2。
[0019]气流(其可以是例如由燃煤电厂、天然气联合循环电厂、燃生物质电厂、共燃料电厂(co-fired power plant)、联产厂、油或天然气精炼厂、或一些其它工业-规模的气流产生的烟道气)通过流化床，而吸附剂向相反方向移动穿过该床。气流充当流化介质。在分离器中，流化床中所产生的热可以使用内部冷却来消除。
[0020]将负载CO2的吸附剂从末级流化床中除去(在末级流化床中的CO2分压大于任何其它流化床中的分压)。
[0021]在将吸附剂从末级流化床中除去之后，将其输送至分离再生器中，在其中使吸附剂再生且将CO2以气体形式释放。再生器自身可以是具有内部热转移的一个或多个流化床。在再生器中，由于温度增加、真空变化、或分压变化，所以由吸附剂释放co2。将吸附剂从再生器输送至分离器，并在分离器中又再使用。以这种方式可以将吸附剂用于多次吸附/再生循环。
[0022]上述方面与溶液胺CO2捕集系统(aqueous amine C02capture systems)相比可以有效地降低CO2捕集的成本和能耗(energy penalty)。干燥吸附剂与水(其占溶液胺CO2捕集系统的溶液的主要部分)相比，显示出较低的比热容。较低的比热容可以降低变温过程所需要的显热。此外，水蒸发的潜热可以显著地低于溶液胺CO2捕集系统的那一特性，是因为当使用干燥吸附剂时，在再生器中蒸发的水更少。最后，由基于干燥吸附剂的CO2捕集系统产生的废液可以显著地更少，随着废水管制规范在未来的实施这将变得日益重要。
[0023]本申请根据具体的构造可以提供多个优点。采用干燥吸附剂的流化床CO2吸附可以显著地降低成本、能耗和由于CO2捕集产生的废液。流化床CO2捕集过程可以实现除热和加热，以抵消由于吸附期间吸附剂与CO2之间的放热反应以及再生期间吸附剂与CO2之间的吸热反应引起的温度影响。它可以最大化CO2吸收的驱动力，同时处理吸附期间产生的热，且可以提供用于负载吸附剂再生的有效机制。流化床独特地适用于最大化热转移，而分级流化床可以用来增加吸收CO2驱动力和最大化CO2 Δ载量。
[0024]根据本申请所包括的本申请的各方面、实施方式和构造，这些优点和其它优点将是显而易见的。
[0025]“一”或“一个”实体指一个或多个该实体。同样地，术语“一”(或“一个”)、“一个
或多个”和“至少一个”在本申请中可替换使用。还应注意到术语“包含”、“包括”和“具有”可替换使用。
[0026]“吸附”是将在一种状态的物质引入到不同状态的另一物质(如液体由固体吸附，或气体由液体吸附)。吸附是物理或化学的现象或过程，其中原子、分子或离子进入某体相-气体、液体或固体物质。如果进行吸附的分子由体积吸收而不是由表面吸收(如吸附的情况中)，这就是不同于吸附的过程。
[0027]“吸附”是气体、液体或溶解固体的原子、离子、生物分子、或分子附着于表面。该过程在吸附剂表面上产生了被吸附物(所堆积的分子或原子)的膜。在其中流体渗透或流体被液体或固体溶解，则它不同于吸附。类似于表面张力，吸附通常是表面能的结果。这种结合的确切性质取决于所涉及种类的具体情况，但是吸附过程通常分类为物理吸附(具有弱范德华力的特征)或化学吸附(具有共价键的特征)。它还可能由于静电吸引而发生。
[0028]“灰”指在煤颗粒的完全燃烧之后所剩下的残留物。灰一般包括矿物质(二氧化硅、氧化铝、氧化铁等)。
[0029]“至少一个”、“一个或多个”和“和/或”是开放的表达方式，其在运用中为连接的和分离的二者。例如，下列各表述“A、B和C的至少一种”、“A、B或C的至少一种”、“A、B和C的至少一种或多种”、“A、B或C的至少一种或多种”和“A、B和/或C”意为单独的A，单独的B，单独的C，A和B —起，A和C 一起，B和C 一起，或A、B和C 一起。当上述表达中的A、B和C各自指一个元素(如X、Y和Z)，或一类元素(如X1-XruY1-Ym和Z1-Zo)的时候，该短语目的在于表示选自X、Y和Z的单一元素、选自相同种类(如X1和X2)的元素的组合、以及选自两类或更多类(如Y1和Zo)的元素的组合。
[0030]“生物质”指来自活着或刚死去的有机体的生物学物质。生物质的实例包括但不限于木材、废料、(氢)气、海草、海藻和酒精燃料。生物质可以是生长来产生电或热的植物物质。生物质还包括但不限于用于制备纤维或化学品的植物或动物物质。生物质进一步地包括但不限于生物可分解的废料，其可作为燃料燃烧但通常不包括有机物(如化石燃料)，其已通过地质学过程转化为如煤或石油的物质。工业生物质可以从多种植物(包括芒属、柳枝稷、大麻、玉米、白杨、柳树、高粱属、甘蔗、和涵盖桉树到油椰子(或棕榈油)的各种树种)生长得到。
[0031]“煤”指由史前的植物生物体形成的易燃物。煤包括但不限于泥煤、褐煤、亚烟煤、烟煤、锅炉用煤、废煤、无烟煤和石墨。在化学上，煤是包含多核芳环基团的大分子网络，由氧、硫和脂族桥连接的从环连接于其上。
[0032]当在使固体/液体混合物表现为液体行为的合适条件下放置一定量的固体颗粒物(通常存在于支撑容器中)，则形成“流化床”。这通常通过引入加压液体穿过颗粒介质来实现。
[0033]“流化”指类似于液化的过程，通过该过程将粒料从静态的类固体态转化为动态的类液体态。当流体(液体或气体)向上通过粒料，则该过程发生。
[0034]本申请所使用的术语“方法”应根据35U.S.C.，章节112，段6给出其最广泛的可能的阐述。相应地，引入术语“方法”的权利要求应包括本申请提出的全部的结构、物质或动作，以及全部的它们的等效物。进一步地，结构、物质或动作及其等效物应包括在
【发明内容】
、【专利附图】
【附图说明】、【具体实施方式】、摘要、和权利要求自身中描述的全部。
[0035]“颗粒”指细粒，如飞尘、未燃烧的碳、煤烟和精加工固体，其一般在气流中夹带。
[0036]“分离”及其同源词指的是，使分开、保持分开、分类、从混合物或组合中除去、或隔离。
[0037]“吸附剂”是吸附另一物质的材料；即该材料具有通过吸附作用将其吸收的能力或倾向的材料。
[0038]“吸附”及其同源词意为通过吸附作用吸收液体或气体。
[0039]“吸附作用”及其同源词指附着和吸收，而脱吸附是吸附的反义词。
[0040]前面是本申请的简要概述，以提供本申请某些方面的理解。本概述并非本申请及其各方面、实施方式和构造的广泛的总结，也不是它们详尽的总结。本概述不旨在辨别本申请的关键或主要要素，也不旨在描述本申请的范围，而是作为下列更具体说明的引言，以简要的形式介绍本申请所选定的概念。正如所意识到的那样，本申请的其它方面、实施方式和构造可单独或联合地使用上面提出的或下列详述的特征的一个或多个。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]将附图引入并使其形成说明书的一部分，以说明本申请的若干实施例。这些图与说明书一起阐述了本申请的原理。这些图简要地说明了本申请可以如何进行制备和使用的优选的和可替代的实施例，不应将其解释为将本申请限制于仅仅所说明和描述的实施例。如下列引用的附图所说明，根据本申请的各方面、实施方式和构造的下列更具体的说明，特征和优点将进一步变得显而易见。
[0042]图1是在去污设备的下游采用本申请实施方式的典型废气流处理的框图；
[0043]图2是根据本申请实施方式的分离系统的框图；
[0044]图3是根据本申请实施方式的分离系统的框图；
[0045]图4示出了根据本申请实施方式的分布板；
[0046]图5示出了现有技术的泡罩；
[0047]图6是根据本申请实施方式的分离系统的框图；
[0048]图7是在实验中CO2载量(克C02/100克新鲜吸附剂)(纵轴)相对于CO2分压(巴)(水平轴)的图。
[0049]图8是床压下降量Ap(kPa)与流化速率U。(cm/s)的现有技术图；
[0050]图9描述了现有技术的各种流态化流型；和
[0051]图10为现有技术，其描述了作为Geldart行为的功能的各种流态化流型。
【具体实施方式】[0052]总结
[0053]本申请的分离系统使用流化床，特别是多级流化床，以提供除去吸附剂或从气流中分离所选定气体成分(如CO2、CO、H2O、SOx和NOx)和/或其它可吸附成分所需的质量转移和热转移的速率。在不希望受任何理论约束的情况下，当吸附剂颗粒表现为Geldart A材料时，该床的吸附剂可基于气体速度表现出不同的行为。如图8-10所说明，随着流化气体速度的增加，吸附剂床将从第一流态化流型向第二流态化流型移动，如下所示:
[0054]固定床或填料床一颗粒(或最小流态化)一鼓泡床或流态化一节涌流或腾涌一瑞动流态化一快速流态化一气力输送
[0055]流化床中的吸附剂可以是吸附所选气流成分的任何固体或半-固体(非液体)的材料。对于CO2,例如，吸附剂可以是胺处理或含胺的吸附剂、胺官能化的介孔或微孔二氧化硅、离子交换树脂、以及不含胺组分并不依赖于物理吸附作用的吸附剂等。
[0056]根据一种实施方式，流化床分离系统以鼓泡流态化流型工作，其(如图9 (d)所示)一般特征在于达到最大尺寸且不继续长大超过该尺寸的气泡。气泡的运动促进了吸附剂的混合、有效的气体/固体接触和有效的热转移(当需要时)。在这类流化床中，认为该床的吸附剂是(以连续搅拌釜式反应器(CSTR)为模型)充分混合的。
[0057]在一种实施方式中，分离系统从由燃煤电厂、天然气联合循环电厂、联产厂、燃生物质电厂、油或天然气精炼厂、或一些其它工业-规模的气流生成的废料或烟道气流中除去C02。分离系统使用基于干燥吸附剂的CO2捕集方法，其可在必要时移除热和加热，同时保持有效的质量转移。所述方法以如此的、方式进行设计以使得其可以用于多种不同的潜在吸附剂。使CO2和任选的H2O通过化学和/或物理反应吸附于吸附剂上。在一种构造中，CO2吸附于称作分离器的容器中。一旦吸附剂已达到足够的CO2载量，将吸附剂转移至再生器，在其中温度的增加促进了 CO2的释放。
[0058]图1描述了燃煤电厂、天然气联合循环电厂、联产厂、燃生物质电厂、废料焚烧炉等的示例性工厂100。进给料(例如煤)在炉104中燃烧，其生成气流108。气流108典型地含有许多杂质和/或污染物，其包括酸性气体、颗粒、单质汞和化合的汞、未燃烧的碳(例如煤、灰、甲烷、丙烷、乙烷等)、碳氧化物(CO和C02)、水蒸汽等。气流典型地包含至少约lvol%C02,和更典型地包含至少约5vol%C02，且典型地不超过约15vol%C02，和更典型地包含不超过约20vol%C02。
[0059]使气流108通过换热器112，以将热能转移至将引入炉104的含氧气体，随后通过一个或多个去污设备116从而除去所选择污染物，如酸性气体、颗粒和/或汞。用于除去酸性气体的常见设备包括干式洗涤器和湿式洗涤器；用于除去颗粒的常见设备包括静电沉淀器和袋滤室；和用于除去汞的常见物质包括添加剂，特别是粉末活性碳和卤素。
[0060]参考图1和图2，接着将处理后的气流120引入流化床分离系统124的流化床分离器138中，以从处理后的气流120中除去通常为大部分(更通常地为约50%或更多、和甚至更通常地为约85%或更多)的CO2,并且形成纯化后的气流130、富CO2 (C02-rich)的产物气体132和负载CO2的吸附剂200。将负载CO2的吸附剂200引入吸附剂再生器136中，该再生器136用于使所吸附的气体成分(即CO2)从吸附剂中释放出来，从而形成用于再循环至流化床分离器138的贫吸附剂204和富CO2的产物气体132。
[0061]图2描述了逆流系统，其中处理后的气流120进入了流化床分离器138的一侧，而贫CO2的吸附剂204进入了相反侧。典型地，如图2所示，处理后的气流120和吸附剂流逆流；即处理后的气流120向上流动，而贫吸附剂204向下移动。
[0062]CO2可以通过任何合适的机理释放出来，其包括变压和/或变温。在前者的机理中，在流化床分离器138中的工作压力和吸附剂再生器136之间存在压力差，这使得CO2进入气相。在使用变压的情况中，流化床分离器138中的工作压力通常大于在吸附剂再生器136中的工作压力。相对于环境压力，工作压力可以是正的或负的(如在真空)。在后者的机理中，在流化床分离器138中的工作温度和吸附剂再生器136之间存在温度差，这使得CO2进入气相。通常地，流化床分离器138中的工作温度低于吸附剂再生器136中的工作温度。
[0063]在一种构造中，吸附剂再生器136利用了温度、总压、或分压的变化使得吸附剂再生和释放co2。当利用温度增加来在再生器中使吸附剂再生时，可以通过直接加热、间接加热或直接加热和间接加热的组合来增加温度。热输入量应足以提供变化吸附剂温度所需的显热以及克服释放CO2和任何其它所吸附成分所需的反应焓(其可以是吸热的)。在一种应用中，将残气(蒸汽或蒸汽和CO2的混合物)注入吸附剂再生器136。在一种设计中，吸附剂再生器136包括类似于流化床分离器128的多级流化床。贫CO2的吸附剂204可以从末级中(其中CO2载量低于其它级)提取出来。在其它设计中，再生器136是单级流化床。
[0064]纯化后气流130通常含有不超过约IOOOppm的CO2,更通常地含有不超过约2vol%C02，和甚至更通常地含有不超过约10vol%C02。由于大部分以上引用的其它污染物已从气流108中由去污设备116除去，纯化后的气流130可以通过排出管(未表示)排入大气中。
[0065]富CO2的产物气体132通常含有从处理后的气流120中除去的大部分C02(更通常地为约75%或更多、及甚至更通常地为约90%或更多)。富CO2的产物气体132通常具有含较低杂质含量的较高纯度的C02。富CO2的产物气体132通常含有约lvol%至约99vol%、更通常地含有约25vol%至约95vol%、和甚至更通常地含有约50vol%至约90vol%的CO2以及约IOOOppm至约90vol%、更通常地为约lvol%至约50vol%、和甚至更通常地为约5vol%至约15vol%的水蒸汽。富CO2的产物气体132的剩余部分包括含有氧分子、氮分子和一氧化碳分子的杂质。
[0066]分级流化床
[0067]正如所认识到的那样，存在若干不同的方法来获得或实现逆流气体/固体接触。在流化床分离器128中的吸附剂与气体的比例可以根据流化床流体力学和吸附动力学进行变化。优选地，流化床分离系统124使用的反应器不仅实现了逆流气体/固体接触，还显示出可用于CO2捕集的有效的质量转移和热转移。
[0068]当使用固体从巨大气流中捕集CO2时，标准的逆流系统可能不是理想的，这有若干的原因。例如，气体/固体混合可能不是充分的。此外，热转移可以是低效的，且可能难于设计包括足够热转移表面积的反应器；即，当吸附剂和CO2以放热方式反应且不消除热时，将引起温度突增。为了在最大化CO2捕集的驱动力的同时仍然解决质量转移和热转移问题，在一种实施方式使用了分级流化床。
[0069]分级流化床可以用来实现逆流接触(即很大的级数可以导致逆流接触)。当使用分级流化床时，流化床分离器128的尺寸(即在垂直于平均流态化气流的方向中的直径或宽度)是基于有效地流态化吸附剂颗粒所必需的气体流速或气体速度，从而提供足够的气体/固体接触、最大化热转移和质量转移，并且最小化吸附剂夹带(即鼓泡流化床流型)。在某些情况中，优选使用多组来处理大流量的气体，这是由于制备的限制和过大直径的容器的制造约束。
[0070]参考图3，对分级流化床反应器的构造进行讨论。
[0071]使处理后的气流120通过烟道气预处理设备300以形成预处理的气流304。气体预处理设备300对于所处理的具体气体是特定的。例如，进一步降低其它成分(如SO2)的浓度可能是必要的。此外，冷却和/或增加气体的压力可能是合乎期望的。在某些情况中，冷却气体或增加压力可导致水从气相中冷凝出来。气压必须足以(以最小值)克服由于CO2捕集过程引起的任何压力降低。如需要，可除去其它的湿气，但可能不是必要的。
[0072]随后预处理气流304进入了流化床分离器128 (包含第一级、第二级......第η
级308a-n)的较低末端。流态化吸附剂床一般以如此的方式分级从而使得CO2的除去可以分布在整个容器中。流化床分离器的每一级都包含分布板312，其支撑着一床吸附剂颗粒和冷却设备316。当预处理气流304和吸附剂颗粒接触时，预处理气流304中的CO2将吸附于吸附剂上。由于CO2和吸附剂之间的反应一般是放热的，冷却设备316控制了任何的温度增加，并企图通过消除热在床内和穿过分离器128的高度中保持基本上恒定的温度。
[0073]分布板312分离了各个不同的流化床级，并对其进行设计从而从底部支撑叠加的流化床以及当流化气移动通过流化床分离器128容器时使得流化气再分布。还对分布板进行设计，使得当流化气通过分离器时压力损失基本上最小化，而同时在各级中保持基本不同的流化床水平。可以充分优化这些分布板从而在整床吸附剂中有效地分布气体。分离器的其它特征包括有效地分离夹带的吸附剂颗粒、在流化床的较低部分促进基本上一致或均匀的气体分布、以及在异常工作条件期间支撑吸附剂材料。
[0074]参考图4-5，在一种构造中，分离板312包含多个泡罩404a_k来得到预处理气流304以及使床400的吸附剂颗粒流态化以及形成部分纯化的气流408。示例性的泡罩404在图5中进行了说明。泡罩404包括罩元件500和体元件504。体元件具有多个气体通道508环绕于其周围从而使预处理气流304以圆周向外地(如短划线512所示)通过。罩元件500 (其相对于体元件504可以是可移动的)基本上防止了吸附剂颗粒通过气体通道508和通过分布板312。
[0075]气体通道508的直径和在分布板312中的泡罩404a_k的面密度取决于当气体通过分布板312时最大所需的压力损失、吸附剂颗粒的尺寸和质量、和流化气体速度或流速。在正常工作条件下，吸附剂颗粒密度一般为160kg/m3至1600kg/m3。吸附剂的形状可以是球形的或非球形的。平均粒度一般为约I μ m至10mm。注意到吸附剂颗粒床应在鼓泡床流型中进行流态化，且当流态化吸附剂颗粒时，该床的流化床密度应为80kg/m3至800kg/m3。在一种应用中，向上移动通过床400的气泡408 —般基本尺寸均匀，且气泡的典型直径为约
0.05cm至约50cm。流化气体速度一般为约0.lm/sec至约10m/sec。在这些条件下，在各泡罩404中的通道508的累积面积一般为约0.002cm2至约2cm2，且每m2的分布板312面积具有的泡罩404的面密度为约100 (对于较大面积的泡罩)至约154，000 (对于较小面积)个泡罩。
[0076]虽然可使用任何适合的冷却机制，但是冷却设备316通常为间接的换热器，其使冷却液移动通过床400，以在整个床体积中基本上均匀地保持所选择的温度。吸附剂和CO2之间的吸附反应一般是放热的。图3描述的冷却设备316为间接换热器，其中吸附剂在板之间或在包括冷却介质的管周围移动。如图3所示，将(冷侧)冷却流体320输入至各个冷却设备316中。冷却流体从相应床的吸附剂颗粒中吸取热并形成(热侧)冷却流体324。在一种构造中，基本消除了由热冷却流体324收集的热能，且冷却后的冷却流体作为(冷侧)冷却流体320进行再循环。
[0077]基于在不同温度下吸附剂的CO2吸收率和CO2分压、吸附剂动力学、和/或完成所需冷却所要求的换热表面积，应对分离器容器高度和级数进行优化。
[0078]虽然任何适当的方法可用于将吸附剂颗粒从一个床转移到另一个，但是将吸附剂颗粒从上层床400移动到较低床400的常用机制是通过下料道(down comer) 350，其可在分离器128容器的内部或外部或二者。如图3可见，相邻的下料道350相互平衡，并且不对齐它们来防止吸附剂颗粒的短路。
[0079]虽然各级中床的深度显示为基本均匀，但是该床可能具有不同的深度。在一种构造中，上层床(如在级308a中的最上层床)具有大于较低床(如在级308η中的最低层床)的深度，从而当显热和潜热均从床中除去时控制最上层床的工作温度。在一种构造中，将温度从再生器工作温度改变至分离器工作温度的吸附剂显热，主要在级308a中的最上层床中除去。在另一构造中，床的深度沿着从级308η中最低层床至级308a中最上层床的分离器容器高度，逐渐地和/或渐进地增加。
[0080]在吸附剂脱离分离器128之后，将其转移至吸附剂再生器136，再生器136包括多个级370a-z，类似于分离器128的级308a_n，每一级都包含分布板312，加热设备382，不同于分离器128的冷却设备316。这些组件的以上说明等同地适用于吸附剂再生器136。加热设备382可以是任何适当的加热设备，且间接换热器是典型的。在一种构造中，再生器136是单一流化床。在一种构造中，堆叠分离器和再生器容器，使得在两容器之间不必要输送吸附剂。在另一构造中，通过气力、机械或其它传输机制的某些方法在容器之间输送吸附剂颗粒。在任一种构造中，使用一个或多个挡板对分离器中和/或再生器中的加入和提取吸附剂的位置进行分隔。
[0081]尽管可以使用吸附剂的机械输送来将吸附剂从一个反应容器转移至下一个，但是为了增加系统的可靠性，优选采用移动部件最小化装置。因此，气力输送通常用于将吸附剂从分离器128移动至再生器136，以及从再生器136移动至分离器128。参考图3，将来自分离器128最低级308η的负载的吸附剂颗粒气力输送至再生器136的最上级370a。载体气体380可以是处理后和/或预处理的气流120或304和/或富CO2产物气体132的滑流或泻流(bleed stream).在一种构造中，在使用产物流132的滑流将吸附剂从分离器128输送至再生器136以及从再生器136输送至分离器128之前，对产物流132的滑流进行部分地干燥和加压。在另一构造中，烟道气、贫CO2的烟道气、蒸汽、氮或空气用于将吸附剂从再生器136传输至分离器128。
[0082]由分离器128输出的部分纯化的气流390和/或由再生器136输出的中间富CO2产物气流396可能需要另外的处理。例如，可能颗粒物可存在于任一气流中。在一种构造中，脱离分离器128的第一级(即具有最低气相CO2分压的级)的气流390行进通过在任选的气体再处理级394中的一个或多个旋风分离器。设计旋风分离器以捕集夹带的吸附剂，且由旋风分离器捕集的任何吸附剂将返回分离器128的末级。如果任何吸附剂太细小而不能为旋风分离器捕集，可以使用纤维过滤器、静电沉淀器或颗粒物控制的一些其它方法来控制颗粒排出和捕集吸附剂细粒。类似地，在一种构造中，脱离再生器136的气流396行进通过在任选的回收气体处理级398中的一个或多个旋风分离器，且由旋风分离器捕集的任何吸附剂返回再生器136的末级。设计旋风分离器以捕集夹带的吸附剂，且由旋风分离器捕集的任何吸附剂将返回再生器136的末级。如果任何吸附剂太细小而不能为旋风分离器捕集，可以使用纤维过滤器、静电沉淀器或一些其它控制颗粒物的方法来控制颗粒排出和捕集吸附剂细粒。在颗粒物控制之后，在一种构造中，通过压力或热学方法使大量的湿气从气流396中冷凝出来。在一种构造中，干燥后气流132中的一些用来流化再生器，和/或在任意容器之间传输吸附剂。
[0083]再生器136利用温度、压力或分压的变化来使吸附剂再生以及释放所吸附的C02。当利用温度增加来使吸附剂在再生器136中再生时，可以通过直接加热、间接加热、或直接加热和间接加热的组合来增温。热输入量应足以提供变化吸附剂的温度所需的显热以及克服释放CO2和任何其它所吸附成分所需的反应焓(其可以是吸热的)。分离器128的工作温度通常为约25°C至约500°C，和甚至更通常地为约30°C至约80°C，而再生器136的工作温度通常为约35°C至约600°C，和甚至更通常地为约80°C至约150°C。分离器128和再生器136之间的工作温度差异通常为约5°C至约300°C，和甚至更通常地为约60°C至约100°C。当利用压力变化来使吸附剂在再生器136中再生时，分离器128中的(总)工作压力通常为约Iatm至约150atm,和甚至更通常地为约Iatm至约80atm,而再生器136的工作压力通常为约0.5atm至约IOOatm,和甚至更通常地为约Iatm至约20atm。当利用压力差时,分离器128和再生器136之间的工作压力差异通常为约0.5atm至约80atm，和甚至更通常地为约
0.5atm至约lOatm。在一种构造中，将残气(蒸汽或蒸汽和CO2的混合物)注入再生器136中。在分级流化床再生器136的情况中，从末级370z中(其中CO2载量低于其它级)提取贫CO2的吸附剂。
[0084]分离器128和再生器136的流化气体是不同的。在分离器128中，流化气体是气流304，需要从气流304中分离CO2或一些其它成分。在再生器136中，流化气体是0)2、蒸汽、惰性气体、或它们的组合。
[0085]实施例
[0086]如所附权利要求中所提出的那样，提供下列实施例来说明本发明的某些方面、实施方式和构造，并且不应将其解释为对本发明的限制。若无另外说明，所有的份和百分数均
基于重量。
[0087]本发明的一种具体构造如图6中所示。图6所示的构造仅作为装置和方法设置的一个可能的实施例，而不应认为其在任何方面进行了限制。
[0088]将直接来自燃煤电厂的烟道上游(即所有其它空气污染控制装置的下游)的烟道气通过(CO2捕集)流化床分离系统124输送。在550丽(净基准(net basis))燃煤电厂的情况中，一组至十组的流化床分离系统124可能是必要的，以除去90%的C02。对于该实施例中使用的一种具体的吸附剂的情况而言，所需的组数是4。这些组在构造上类似，因此仅
描述一组。
[0089]在该实施例中，烟道气600略高于大气压，温度为55°C。而且流化床分离系统124是一个或多个SO2洗涤器(未显示)的下游。使用烟道气鼓风机604来增加烟道气600的压力，使得该压力足够高从而可以移动通过分离器128。根据吸附剂性质、床高、和许多其它因素，压力应进行变化。烟道气鼓风机604增加了烟道气的温度，这可能对CO2捕集是不合乎期望的，因此使用烟道气冷却器608来使烟道气的温度降至与分离器中的所需工作温度大致相同。使用在间接换热器316中的冷却水(图中标注为“CW”)来降低烟道气温度。“CW回水”指热侧的或加热后的CW，而“CW供水”指冷侧的或冷却和再循环的CW。使用分水器612来收集冷凝液(当必要时)，且所收集的冷凝液为用于进一步处理的酸性水618。烟道气600在流化床末级308c进入分离器128。分离器128中的流化床的数量是基于吸附剂的性质。因为在烟道气热交换中吸附剂和CO2之间有放热反应，所以呈热交换管形式的冷却设备316包括在流化床400中。可以在管内使用冷却水来消除反应热；通过这种机制，流化床可以在恒温或接近恒温下工作。
[0090]可以控制分离器128中的流化床的温度。在恒温或接近恒温下操作流化床。烟道气600以约0.3m/s-5.0m/s的气体速度移动；确切的气体速度是基于吸附剂的粒度和颗粒的密度。如此的吸附剂性质和烟道气流速使得吸附剂以Geldart A鼓泡床流态化流型被流态化。
[0091]尽管仅显示了三级流化床，但是实际的级数根据吸附剂的性质而变化。因为级数可以根据吸附剂的性质而变化，所以显示出图6中的分离器在底部床400的级308c装置中具有省略符号。在图6中，气体从底部流化床的级308c流动到顶部流化床的级308a，且在各级进行期间，在气流中的CO2浓度下降。在顶部流化床的级308a之上，烟道气中的CO2浓度是最低的。在顶部的(即第一级)流化床级308a之后，引导贫CO2的烟道气通过两个串联的旋风分离器616和袋滤室620。旋风分离器616使任何所捕集的吸附剂返回分离器128。设计袋滤室620来除去太精细而不能为旋风分离器捕集的吸附剂。根据吸附剂的性质，该物质可返回分离器128或可能认为其过小并且将其考虑为废料产物。根据吸附剂的性质，这些颗粒物收集设备的一种或多种可能不是必要的。
[0092]在第一流化床级308a (其在分离器128的顶部)中，将贫CO2的吸附剂204引入分离器128。引入点低于床400的上限固体水平，以确保充分的混合以及基本上最小化或禁止对不同的床400的短回路。在正常工作条件下，从床400中以与加入吸附剂基本相同的速率除去吸附剂，以使得净积累不存在。通过下料道350，使吸附剂从第一级移动至下一级。使下料道350略微的微流态化，以使得吸附剂从一级移动到下一级。根据吸附剂的性质和所需的工作条件，流化气体可以是N2、空气、烟道气、贫CO2的烟道气、蒸汽或C02。当吸附剂从一级移动至下一级时，它会负载有C02。各流化床400中的冷却设备(如蛇管)316消除了至少大部分的由CO2的吸附所产生的热。可能其它气体(例如湿气)也可为吸附剂吸附。可以依尺寸制造冷却蛇管，从而也能消除由任何其它的反应热产生的热量。
[0093]充分地混合和适当地流态化床中的吸附剂，以实现由鼓泡床流态化流型所示的质量转移和热转移。对于一种具体的吸附剂，体密度为320-480kg/m3，其取决于湿气水平。在CO2捕集过程中所有流化床中的流化床密度(以ΛΡ/L来描述)为160-400kg/m3，其取决于吸附剂和流化气体速度。流化床密度高度取决于可以变化的若干操作因素，包括气体速度、颗粒密度、颗粒形状等。各床的高度(在分离器和再生器中使用虚线表示其顶部)可以变化，但在大部分情况下，其由完全包覆冷却蛇管316所需的吸附剂用量来确定。
[0094]冷却蛇管316的高度由在分离器128中各流化床中必须消除的热量来确定。以如此的方式设计分离器128以使得第一(即在该情况中的顶部)流化床400的级308a在体积上大于随后的流化床。第一流化床400较大，这是因为需要较大量的热转移表面积。较大量的换热器表面积和第一床400的体积可归因于顶级308a，它承担了使吸附剂的温度从再生器温度降至分离器温度(即显热)以及消除由于吸附反应引起的热(即潜热)所需的热吸收。由于当将吸附剂引入随后的流化床时，吸附剂已在分离器工作温度，所以那些床仅需承担除去吸附的潜热，所述潜热高度地取决于吸附剂并且可以为约55kJ/mol至80kJ/molC02。当吸附额外气体的场合中，必须消除的潜热将增加。
[0095]随着吸附剂在分离器128中从第一床移动至最后的床，在吸附剂上的CO2载量增加。以基本等于整个吸附剂循环速率的吸附剂去除速率从底部床的级308c中除去吸附剂。吸附剂循环速率一般取决于吸附剂性质(特别是在工作条件下CO2的△载量)和除去CO2所需的速率。 对于用作图6基础的特定吸附剂以及90%的CO2去除速率，为了从规模为约550MW净的燃煤电厂获得90%的CO2捕集，从分离器的最末级308c除去吸附剂的速率(也是吸附剂循环速率)为约4000-8000tonS/hr，然而吸附剂循环速率高度取决于吸附剂性质。一种特定的吸附剂在最末级分离器处具有10.5g C02/100g新鲜吸附剂的载量；相同的吸附剂在再生器中具有3.5g C02/100g新鲜吸附剂的吸附剂载量。因此，对于该吸附剂，CO2的Λ载量为7.0g C02/100g新鲜吸附剂。
[0096]吸附剂循环速率由吸附剂滑阀624控制。将吸附剂从分离器128气力传输至再生器136中。传输气体628为压缩的富CO2的气流。通过再循环鼓风机632完成压缩。富CO2的气体传输流的体积百分数大于85%C02。
[0097]将富CO2的吸附剂200传输至再生器136。再生器136具有单级流化床(配有内部加热设备382 (如热交换蛇管))。通过加热蛇管382输送低压流660，且低压流660在内壁液化并作为冷凝液664离开，这增加了使CO2从吸附剂中释放出来所必需的温度增加。在吸附剂进入再生器136的入口附近，放置了一个或多个挡板(未显示)来促进吸附剂的混合。吸附剂在再生器中平均保留时间取决于床高和吸附剂循环速率，但它通常小于约5分钟。
[0098]使用已从产物气流132中除去的富CO2的气流628流化吸附剂。气流132中的一些在由旋风分离器636和袋滤室640处理之后，产生了 CO2产物流132 (可以使其通过换热器658来冷却蒸汽，和使其压缩储存或用于某些其它用途)和返回分离器128的贫吸附剂细粒654。在再生器顶部袋滤室640的下游，采用CO2再循环鼓风机632使气流132中的一些再循环。使用再循环的气体(大部分是CO2)来流化在再生器136中的负载CO2吸附剂床，在富吸附剂提升管中气力输送负载的吸附剂200 (从分离器至再生器)，在贫吸附剂提升管中气力从再生器传输贫吸附剂204至分离器。吸附剂通过浸入管650 (其连接于贫吸附剂提升管)离开再生器136。
[0099]在大约15分钟或更短时间内吸附剂通过整个吸附/再生过程循环。如果随时间推移CO2的除去能力下降，则在该过程中可以从若干位置除去吸附剂，并且可以加入新鲜吸附剂。
[0100]为了处理来自大型(即≥500丽@)燃煤电厂的烟道气，基于一种特定吸附剂的性质，图6中所示的四组工艺是必要的。
[0101]尽管本发明已按如此的方式进行开发以意图采用多种不同的吸附剂进行操作，但是存在若干应理解的吸附剂性质。极为重要的吸附剂性质为在不同温度下的CO2载量和CO2分压。对于胺官能化的离子交换树脂，在不同CO2分压和温度下的CO2载量在图7中给出。虽然也测量了在不同温度的CO2载量，为了简化，在图6中仅显示了分离器和再生器的工作温度。
[0102]虽然使用实验室中的热重分析记录数据(如图7所示)，但是吸附剂CO2载量和气体CO2分压之间的关系可以用于理解分离器和再生器的操作。假设没有动力学限制，离开再生器的吸附剂在Pcq2?0.85巴和248° F(?120° C)的条件下为3.5g C02/100g新鲜吸附齐U。吸附剂在Pro2?0.015巴和104° F(40° C)的条件下进入分离器的第一级，这得到了
5.5g C02/100g新鲜吸附剂的CO2载量。随后吸附剂从第一分离器级308a移动至中部的分离器级308b，工作条件为Paj2?0.6巴和104° F(40° C)，这得到了 8g C02/100g新鲜吸附剂的吸附剂CO2载量。在中部的级308b之后，吸附剂将移动到最末级308c，其在Ρω2?
0.15巴和104。F(40。C)的条件下工作，这得到了 10.5g C02/100g新鲜吸附剂的CO2载量。在最后的分离器级和再生器中的CO2载量之间的差值被认为是吸附剂ACO2载量，在这种情况中它大概为7.0g C02/100g新鲜吸附剂。如果分离器不进行分级且仅使用单级流化床，在分离器中的Pra2XO2载量和ACO2载量将更低。这将导致更大的吸附剂循环速率和更大的显热需求。因此，分离器中的分级流化床是将CO2负载在吸附剂上的较好方法。
[0103]可以使用本发明的多种变化和修改。可提供本发明的某些特征而不提供其它特征。本发明(以各方面、实施方式和构造的形式)包括基本上如本申请所描绘和叙述的组件、方法、工艺、系统和/或设备，包括各方面、实施方式、构造、以及它们的子组合和子集。本领域技术人员在理解本发明后，将理解如何制备和使用各方面、实施方式和构造。本发明(以各方面、实施方式和构造的形式)包括提供不含本发明未描绘和/或叙述的项目的设备和工艺，或在各方面、实施方式及其构造中，包括不含可能已用于之前的设备或工艺(如用于改进性能、实现易操作和/或降低操作成本)中的这些项目。
[0104]出于说明和描述的目的，已给出了本发明的前述讨论。前述内容不是意图将本申请限制于本申请所公开的一种形式或多种形式。为了简化本申请，在对于实施例的前述【具体实施方式】中，将本申请的各特征以一个或多个方面、实施方式和构造组合在一起。可以将本申请的各方面、实施方式和构造的特征结合在可供选择的方面、实施方式、和构造(而不是以上所讨论的那些)中。本申请的方法不解释为反映出如下的意图:所要求的申请需要的特征多于各权利要求所明确叙述的特征。如所附权利要求所反映，本发明的方面所在于的特征宁可少于单个前述公开的方面、实施方式和构造的全部特征。因此，将所附权利要求以此并入本【具体实施方式】,且各权利要求作为单独的本申请的优选实施方式独立。
[0105]此外，虽然本申请的说明书已包括一个或多个方面、实施方式或构造、以及某些变化和修改的说明，但其它变化、组合和修改也在本申请的范围之内，比如本领域技术人员理解本申请之后的技术和知识可包括的范围内。意图获得如下所述的权利:其包括一定程度上允许的可供选择的方面、实施方式和构造，包括对于所要求的那些结构、功能、范围或步骤是可替代的、可互换的和/或等价的结构、功能、范围或步骤，无论这种可替代的、可互换的和/或等价的结构、功能、范围或步骤是否在本申请中公开，并且不企图公开地用于任何专利客体。
【权利要求】
1.一种方法，其包括: 接收包含将由固体吸附剂除去的目标成分的气流； 采用所述气流依次地流化多级床的所述吸附剂，从而在所述床中使所述目标成分吸附在所述固体吸附剂上，其中所述气流的流动方向与所述吸附剂从所述多级床的第一级到所述多级床的第二级的流动方向相反； 从所述多级床的末级中除去目标成分-负载的吸附剂；和 从所述负载目标成分的吸附剂中脱吸附所述成分，以形成富含目标成分的产物气和用于再循环到所述多级床的所选级的贫成分吸附剂。
2.权利要求1的方法，其中所述脱吸附步骤包括: 采用气流依次地流化多级床的负载目标成分的固体吸附剂，以使所述目标成分在所述床中从所述固体吸附剂中脱吸附，进入气相中，并形成贫固体吸附剂，其中所述气流的流动方向与所述负载目标成分的固体吸附剂从所述多级床的第一级到所述多级床的第二级的流动方向相反；和 作为所述富含目标成分的产物气收集所述脱吸附的目标成分。
3.权利要求1的方法，其中所述目标成分是CO2，和其中所述气流是由以下至少一种来源产生:发电厂、废料焚烧炉、和天然气生产厂。
4.权利要求2的方法，其中在第一压力和第一温度下由所述吸附剂吸附所述目标成分，在第二组条件下由所述负载的吸附剂进行脱吸附，且其中至少符合下列条件之一:(a)所述第二组条件的第二温度不同于所述第一温度，(b)所述第二组条件的第二压力不同于所述第一压力，(c)所述第二组条件的所述目标成分的第二分压不同于所述第一分压。
5.权利要求1的方法，其中所述流化步骤在引起鼓泡床流态化的条件下进行，其中在所述条件下所述固体吸附剂为Geldart A材料。
6.权利要求2的方法，其中由所述固体吸附剂对所述目标成分的吸附作用是放热和吸热中的一种，且所述目标成分从所述固体吸附剂中的脱吸附作用是放热和吸热中的另一种。
7.权利要求1的方法，其中所述第一级床的深度大于所述第二级床。
8.一种方法，其包括: 采用气流依次地流化多级床的负载目标成分的固体吸附剂，以使所述目标成分在该床中从所述固体吸附剂中脱吸附，进入气相中，并形成贫固体吸附剂，其中所述气流的流动方向与所述负载目标成分的固体吸附剂从所述多级床的第一级到所述多级床的第二级的流动方向相反；和 作为产物气收集所述脱吸附的目标成分。
9.权利要求8的方法，其进一步地包括: 接收包含由所述贫固体吸附剂除去的目标成分的气流； 采用所述气流依序地流化所述多级床的贫固体吸附剂，以在所述床中于所述贫固体吸附剂上吸附所述目标成分，其中所述气流的流动方向与所述贫固体吸附剂从所述多级床的第一级到所述多级床的第二级的流动方向相反； 从所述多级床的末级中除去所述负载目标成分的吸附剂；
10.权利要求9的方法，其中所述目标成分是CO2，和其中所述气流是由以下至少一种来源产生:发电厂、废料焚烧炉、和天然气生产厂。
11.权利要求9的方法，其中在第一压力和第一温度下由所述贫固体吸附剂吸附所述目标成分，和在第二组条件下由负载的吸附剂进行脱吸附，且其中符合至少下列条件之一:(a)所述第二组条件的第二温度不同于所述第一温度，(b)所述第二组条件的第二压力不同于所述第一压力，和(C)所述第二组条件的所述目标成分的第二分压不同于所述第一分压。
12.权利要求8的方法，其中所述流化步骤在引起鼓泡床流态化的条件下进行，其中在所述条件下所述负载目标成分的固体吸附剂是Geldart A材料。
13.权利要求9的方法，其中由所述固体吸附剂对所述目标成分的吸附作用是放热和吸热中的一种，且所述目标成分从所述固体吸附剂中的脱吸附是放热和吸热中的另一种。
14.权利要求8的方法，其中所述第一级床的深度大于所述第二级床。
15.流化床分离系统，其包括: 由流化气流化的多级层叠床，其中所述多级层叠床包含下列物质的至少一种:负载目标成分的固体吸附剂和贫目标成分的固体吸附剂； 下料道，可操作用于使吸附剂颗粒从第一级床移动至较低的第二级床；和 所述流化气体的输入端，其中所述流化气体相反于所述吸附剂颗粒从所述第一级床到所述第二级床的移动方向流动。
16.权利要求15的系统，其中所述多级层叠床包含所述贫目标成分的固体吸附剂，其中所述贫目标成分的固体吸附剂从气相中吸附所述目标成分，其中所述流化气体包含该成分并且进一步地包含: 由第二流化气体流化第二多级层叠床，其中所述第二多级层叠床包含负载目标成分的固体吸附剂； 下料道，可操作用于使吸附剂颗粒从所述第二多级床的第一级床移动至所述第二多级床的较低的第二级床；和 所述第二流化气体的输入端，其中所述流化气体相反于所述吸附剂颗粒从所述第二多级床的第一级床至第二级床的移动方向流动。
17.权利要求15的系统，其中所述多级层叠床包含所述负载目标成分的固体吸附剂，其中所述负载目标成分的固体吸附剂使所述目标成分脱吸附进入气相中，并且进一步地包含: 由第二流化气体流化第二多级层叠床，所述第二流化气体包含所述目标成分，并且其中所述第二多级层叠床包含贫目标成分的固体吸附剂； 下料道，可操作用于使吸附剂颗粒从所述第二多级床的第一级床移动至所述第二多级床的较低的第二级床；和 所述第二流化气体的输入端，其中所述流化气体相反于所述吸附剂颗粒从所述第二多级床的第一级床至第二级床的移动方向流动。
18.权利要求17的系统，其中所述目标成分是CO2，和其中所述第二流化气是由以下至少一种来源产生:发电厂、废料焚烧炉、和天然气生产厂。
19.权利要求15的系统，其中在第一温度和第一压力下由所述贫固体吸附剂吸附所述目标成分，和在第二组条件下由负载的吸附剂进行脱吸附，且其中符合至少下列条件之一:(a)所述第二组条件的第二温度不同于所述第一温度，(b)所述第二组条件的第二压力不同于所述第一压力，(C)所述第二组条件的第二目标成分分压不同于所述第一分压。
20.权利要求15的系统，其中所述流化步骤在引起鼓泡床流态化的条件下进行，和其中在所述条件下所述负载目标成分的固体吸附剂和贫目标成分的固体吸附剂中的一个是Geldart A 材料。
21.权利要求15的系统，其中由所述固体吸附剂对所述目标成分的吸附作用是放热和吸热中的一种，且所述目标成分从所述固体吸附剂中的脱吸附是放热和吸热中的另一种。
22.权利要求15·的系统，其中所述第一级床的深度大于所述第二级床。
【文档编号】B01D53/06GK103717289SQ201280028787
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年4月11日 优先权日:2011年4月11日
【发明者】H.克鲁特卡, C.威尔逊, T.斯塔恩斯 申请人:Ada-Es股份有限公司
【专利摘要】本申请涉及让干燥的吸附剂从气流中除去目标成分（如二氧化碳（CO2））的方法。分级流化床分离器使得气体和吸附剂朝相反方向移动。在分离器中吸附剂负载有目标成分。随后将它转移至再生器，在再生器中脱除目标成分。控制分离器和再生器的温度。在从再生器中除去吸附剂后，随后将吸附剂转移回到分离器中。
【专利说明】用于气体组分捕集的流化床方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2011年4月11日提交的标题为“Staged Fluidized Beds forC02Capture”的美国临时专利申请61/474，103的优先权，将该专利申请通过引用方式全部并入本申请。
[0003]关于联邦资助的研究或开发的声明
[0004]研发本发明的项目一部分由能源部(DOE)以奖励编号DE-FE0004343支持。该项目由 the DOE National Energy Technology Laboratory’ s Innovations 以 ExistingPlants (IEP) Program 资助。
【技术领域】
[0005]本申请主要涉及气流处理，具体涉及从气流中分离所选择成分。
【背景技术】
[0006]化石燃料在电、能源、或热、以及天然气提取中的使用可产生二氧化碳(CO2)的排放。CO2的排放日益成为监管当局的目标。
[0007]用于从烟道气流中捕集CO2的多种不同的固体吸附剂有待开发，而整个领域很广泛，仅提及一些吸附剂相关的专利用于参考。例如，Siriwardane讨论了胺处理的吸附剂(US6, 908，497)，其可用于在低温的CO2捕集，该吸附剂可以通过加热至超过35°C的温度而得到再生。此外，Gray等人讨论了制备低成本的干燥的胺吸附剂(US6547854)的新方法。Sayari还使用了介孔二氧化硅胺官能化来制备有潜力的CO2吸附剂(US0616674)。最后，Tirio提出了使用离子交换树脂用于CO2捕集(美国申请0088550)。
[0008]尽管吸附剂对于CO2捕集相关的效率和成本是重要的，但是工艺和相关设备也具有高度的重要性。若干不同的小组已提出了用于CO2捕集的不同的工艺构造。本申请讨论了最为相关的使用变温(可能除了变压或变分压之外)的操作。已作出了若干提议来采用如下所述的工艺:在该工艺中，吸附剂保持固定，例如采用可以进行吸附或再生操作的固定床(US6755892和W0026637)。固定床系统的一个问题在于实际的床和支撑结构本身在每个再生和吸附步骤需要分别进行升温加热和降温冷却。这可以通过在分离器与再生器容器之间移动吸附剂来避免。Pennline等人提出了采用错流的移动床系统(US6387337)。尽管所提出的移动床系统压力下降得少，但是气体和吸附剂之间的接触时间少；此外，吸附期间的热消除困难。为了增加吸附剂和气体之间的接触时间和最大化吸附剂的CO2A载量，Knaebel提出了使用逆流反应器，在吸附期间采用内部冷却(US0230930)。Knaebel还提出通过在使热吸附剂再生成为进入分离器的冷却吸附剂之后，从热吸附剂转移热来降低显热的需求。虽然逆流设计能有效地最大化在吸附剂上的CO2载量，但在该系统中的热转移和质量转移不可能足以处理在放热吸附期间所产生的热和由于吸热再生过程引起的热损失。最终，移动床系统中的气体/固体接触可能是无效率的。对于显示出有效的质量转移和热转移的CO2吸附/再生反应器是非常合乎期望的。
【发明内容】
[0009]通过本申请的各方面、实施方式和构造，这些需要和其它需要得以解决。本申请主要涉及使用固体吸附剂从气流中除去目标成分。
[0010]在一种实施方式中，提供了一种方法，其包括如下步骤:
[0011](a)接收包含将由固体吸附剂除去的目标成分的气流；
[0012](b)采用所述气流依次地流化多级床的吸附剂，从而在所述床中使所述目标成分吸附在所述吸附剂上，其中所述气流的流动方向与吸附剂从所述床的第一级到所述床的第二级的流动方向相反；
[0013](C)从床的末级除去负载目标成分(target constituent-loaded)的吸附剂；和
[0014](d)使成分从负载成分的吸附剂中脱吸附，以形成富含目标成分(targetconstituent-rich)的产物气体和再循环到所述床的所选级的贫成分(constituent-lean)吸附剂。
[0015]在一种实施方式中，提供了一种方法，其包括如下步骤:
[0016](a)采用气流依次地流化一级或多级床的负载目标成分的固体吸附剂，从而在床中使目标成分从固体吸附剂中脱吸附，进入气相，并且形成贫(lean)固体吸附剂，其中对于多级床的情况，气流的流动方向与负载目标成分的吸附剂从床的第一级至床的第二级的流动方向相反；和
[0017](b)作为产物气体收集脱吸附的目标成分。
[0018]在一种应用中，目标成分是CO2。
[0019]气流(其可以是例如由燃煤电厂、天然气联合循环电厂、燃生物质电厂、共燃料电厂(co-fired power plant)、联产厂、油或天然气精炼厂、或一些其它工业-规模的气流产生的烟道气)通过流化床，而吸附剂向相反方向移动穿过该床。气流充当流化介质。在分离器中，流化床中所产生的热可以使用内部冷却来消除。
[0020]将负载CO2的吸附剂从末级流化床中除去(在末级流化床中的CO2分压大于任何其它流化床中的分压)。
[0021]在将吸附剂从末级流化床中除去之后，将其输送至分离再生器中，在其中使吸附剂再生且将CO2以气体形式释放。再生器自身可以是具有内部热转移的一个或多个流化床。在再生器中，由于温度增加、真空变化、或分压变化，所以由吸附剂释放co2。将吸附剂从再生器输送至分离器，并在分离器中又再使用。以这种方式可以将吸附剂用于多次吸附/再生循环。
[0022]上述方面与溶液胺CO2捕集系统(aqueous amine C02capture systems)相比可以有效地降低CO2捕集的成本和能耗(energy penalty)。干燥吸附剂与水(其占溶液胺CO2捕集系统的溶液的主要部分)相比，显示出较低的比热容。较低的比热容可以降低变温过程所需要的显热。此外，水蒸发的潜热可以显著地低于溶液胺CO2捕集系统的那一特性，是因为当使用干燥吸附剂时，在再生器中蒸发的水更少。最后，由基于干燥吸附剂的CO2捕集系统产生的废液可以显著地更少，随着废水管制规范在未来的实施这将变得日益重要。
[0023]本申请根据具体的构造可以提供多个优点。采用干燥吸附剂的流化床CO2吸附可以显著地降低成本、能耗和由于CO2捕集产生的废液。流化床CO2捕集过程可以实现除热和加热，以抵消由于吸附期间吸附剂与CO2之间的放热反应以及再生期间吸附剂与CO2之间的吸热反应引起的温度影响。它可以最大化CO2吸收的驱动力，同时处理吸附期间产生的热，且可以提供用于负载吸附剂再生的有效机制。流化床独特地适用于最大化热转移，而分级流化床可以用来增加吸收CO2驱动力和最大化CO2 Δ载量。
[0024]根据本申请所包括的本申请的各方面、实施方式和构造，这些优点和其它优点将是显而易见的。
[0025]“一”或“一个”实体指一个或多个该实体。同样地，术语“一”(或“一个”)、“一个
或多个”和“至少一个”在本申请中可替换使用。还应注意到术语“包含”、“包括”和“具有”可替换使用。
[0026]“吸附”是将在一种状态的物质引入到不同状态的另一物质(如液体由固体吸附，或气体由液体吸附)。吸附是物理或化学的现象或过程，其中原子、分子或离子进入某体相-气体、液体或固体物质。如果进行吸附的分子由体积吸收而不是由表面吸收(如吸附的情况中)，这就是不同于吸附的过程。
[0027]“吸附”是气体、液体或溶解固体的原子、离子、生物分子、或分子附着于表面。该过程在吸附剂表面上产生了被吸附物(所堆积的分子或原子)的膜。在其中流体渗透或流体被液体或固体溶解，则它不同于吸附。类似于表面张力，吸附通常是表面能的结果。这种结合的确切性质取决于所涉及种类的具体情况，但是吸附过程通常分类为物理吸附(具有弱范德华力的特征)或化学吸附(具有共价键的特征)。它还可能由于静电吸引而发生。
[0028]“灰”指在煤颗粒的完全燃烧之后所剩下的残留物。灰一般包括矿物质(二氧化硅、氧化铝、氧化铁等)。
[0029]“至少一个”、“一个或多个”和“和/或”是开放的表达方式，其在运用中为连接的和分离的二者。例如，下列各表述“A、B和C的至少一种”、“A、B或C的至少一种”、“A、B和C的至少一种或多种”、“A、B或C的至少一种或多种”和“A、B和/或C”意为单独的A，单独的B，单独的C，A和B —起，A和C 一起，B和C 一起，或A、B和C 一起。当上述表达中的A、B和C各自指一个元素(如X、Y和Z)，或一类元素(如X1-XruY1-Ym和Z1-Zo)的时候，该短语目的在于表示选自X、Y和Z的单一元素、选自相同种类(如X1和X2)的元素的组合、以及选自两类或更多类(如Y1和Zo)的元素的组合。
[0030]“生物质”指来自活着或刚死去的有机体的生物学物质。生物质的实例包括但不限于木材、废料、(氢)气、海草、海藻和酒精燃料。生物质可以是生长来产生电或热的植物物质。生物质还包括但不限于用于制备纤维或化学品的植物或动物物质。生物质进一步地包括但不限于生物可分解的废料，其可作为燃料燃烧但通常不包括有机物(如化石燃料)，其已通过地质学过程转化为如煤或石油的物质。工业生物质可以从多种植物(包括芒属、柳枝稷、大麻、玉米、白杨、柳树、高粱属、甘蔗、和涵盖桉树到油椰子(或棕榈油)的各种树种)生长得到。
[0031]“煤”指由史前的植物生物体形成的易燃物。煤包括但不限于泥煤、褐煤、亚烟煤、烟煤、锅炉用煤、废煤、无烟煤和石墨。在化学上，煤是包含多核芳环基团的大分子网络，由氧、硫和脂族桥连接的从环连接于其上。
[0032]当在使固体/液体混合物表现为液体行为的合适条件下放置一定量的固体颗粒物(通常存在于支撑容器中)，则形成“流化床”。这通常通过引入加压液体穿过颗粒介质来实现。
[0033]“流化”指类似于液化的过程，通过该过程将粒料从静态的类固体态转化为动态的类液体态。当流体(液体或气体)向上通过粒料，则该过程发生。
[0034]本申请所使用的术语“方法”应根据35U.S.C.，章节112，段6给出其最广泛的可能的阐述。相应地，引入术语“方法”的权利要求应包括本申请提出的全部的结构、物质或动作，以及全部的它们的等效物。进一步地，结构、物质或动作及其等效物应包括在
【发明内容】
、【专利附图】
【附图说明】、【具体实施方式】、摘要、和权利要求自身中描述的全部。
[0035]“颗粒”指细粒，如飞尘、未燃烧的碳、煤烟和精加工固体，其一般在气流中夹带。
[0036]“分离”及其同源词指的是，使分开、保持分开、分类、从混合物或组合中除去、或隔离。
[0037]“吸附剂”是吸附另一物质的材料；即该材料具有通过吸附作用将其吸收的能力或倾向的材料。
[0038]“吸附”及其同源词意为通过吸附作用吸收液体或气体。
[0039]“吸附作用”及其同源词指附着和吸收，而脱吸附是吸附的反义词。
[0040]前面是本申请的简要概述，以提供本申请某些方面的理解。本概述并非本申请及其各方面、实施方式和构造的广泛的总结，也不是它们详尽的总结。本概述不旨在辨别本申请的关键或主要要素，也不旨在描述本申请的范围，而是作为下列更具体说明的引言，以简要的形式介绍本申请所选定的概念。正如所意识到的那样，本申请的其它方面、实施方式和构造可单独或联合地使用上面提出的或下列详述的特征的一个或多个。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]将附图引入并使其形成说明书的一部分，以说明本申请的若干实施例。这些图与说明书一起阐述了本申请的原理。这些图简要地说明了本申请可以如何进行制备和使用的优选的和可替代的实施例，不应将其解释为将本申请限制于仅仅所说明和描述的实施例。如下列引用的附图所说明，根据本申请的各方面、实施方式和构造的下列更具体的说明，特征和优点将进一步变得显而易见。
[0042]图1是在去污设备的下游采用本申请实施方式的典型废气流处理的框图；
[0043]图2是根据本申请实施方式的分离系统的框图；
[0044]图3是根据本申请实施方式的分离系统的框图；
[0045]图4示出了根据本申请实施方式的分布板；
[0046]图5示出了现有技术的泡罩；
[0047]图6是根据本申请实施方式的分离系统的框图；
[0048]图7是在实验中CO2载量(克C02/100克新鲜吸附剂)(纵轴)相对于CO2分压(巴)(水平轴)的图。
[0049]图8是床压下降量Ap(kPa)与流化速率U。(cm/s)的现有技术图；
[0050]图9描述了现有技术的各种流态化流型；和
[0051]图10为现有技术，其描述了作为Geldart行为的功能的各种流态化流型。
【具体实施方式】[0052]总结
[0053]本申请的分离系统使用流化床，特别是多级流化床，以提供除去吸附剂或从气流中分离所选定气体成分(如CO2、CO、H2O、SOx和NOx)和/或其它可吸附成分所需的质量转移和热转移的速率。在不希望受任何理论约束的情况下，当吸附剂颗粒表现为Geldart A材料时，该床的吸附剂可基于气体速度表现出不同的行为。如图8-10所说明，随着流化气体速度的增加，吸附剂床将从第一流态化流型向第二流态化流型移动，如下所示:
[0054]固定床或填料床一颗粒(或最小流态化)一鼓泡床或流态化一节涌流或腾涌一瑞动流态化一快速流态化一气力输送
[0055]流化床中的吸附剂可以是吸附所选气流成分的任何固体或半-固体(非液体)的材料。对于CO2,例如，吸附剂可以是胺处理或含胺的吸附剂、胺官能化的介孔或微孔二氧化硅、离子交换树脂、以及不含胺组分并不依赖于物理吸附作用的吸附剂等。
[0056]根据一种实施方式，流化床分离系统以鼓泡流态化流型工作，其(如图9 (d)所示)一般特征在于达到最大尺寸且不继续长大超过该尺寸的气泡。气泡的运动促进了吸附剂的混合、有效的气体/固体接触和有效的热转移(当需要时)。在这类流化床中，认为该床的吸附剂是(以连续搅拌釜式反应器(CSTR)为模型)充分混合的。
[0057]在一种实施方式中，分离系统从由燃煤电厂、天然气联合循环电厂、联产厂、燃生物质电厂、油或天然气精炼厂、或一些其它工业-规模的气流生成的废料或烟道气流中除去C02。分离系统使用基于干燥吸附剂的CO2捕集方法，其可在必要时移除热和加热，同时保持有效的质量转移。所述方法以如此的、方式进行设计以使得其可以用于多种不同的潜在吸附剂。使CO2和任选的H2O通过化学和/或物理反应吸附于吸附剂上。在一种构造中，CO2吸附于称作分离器的容器中。一旦吸附剂已达到足够的CO2载量，将吸附剂转移至再生器，在其中温度的增加促进了 CO2的释放。
[0058]图1描述了燃煤电厂、天然气联合循环电厂、联产厂、燃生物质电厂、废料焚烧炉等的示例性工厂100。进给料(例如煤)在炉104中燃烧，其生成气流108。气流108典型地含有许多杂质和/或污染物，其包括酸性气体、颗粒、单质汞和化合的汞、未燃烧的碳(例如煤、灰、甲烷、丙烷、乙烷等)、碳氧化物(CO和C02)、水蒸汽等。气流典型地包含至少约lvol%C02,和更典型地包含至少约5vol%C02，且典型地不超过约15vol%C02，和更典型地包含不超过约20vol%C02。
[0059]使气流108通过换热器112，以将热能转移至将引入炉104的含氧气体，随后通过一个或多个去污设备116从而除去所选择污染物，如酸性气体、颗粒和/或汞。用于除去酸性气体的常见设备包括干式洗涤器和湿式洗涤器；用于除去颗粒的常见设备包括静电沉淀器和袋滤室；和用于除去汞的常见物质包括添加剂，特别是粉末活性碳和卤素。
[0060]参考图1和图2，接着将处理后的气流120引入流化床分离系统124的流化床分离器138中，以从处理后的气流120中除去通常为大部分(更通常地为约50%或更多、和甚至更通常地为约85%或更多)的CO2,并且形成纯化后的气流130、富CO2 (C02-rich)的产物气体132和负载CO2的吸附剂200。将负载CO2的吸附剂200引入吸附剂再生器136中，该再生器136用于使所吸附的气体成分(即CO2)从吸附剂中释放出来，从而形成用于再循环至流化床分离器138的贫吸附剂204和富CO2的产物气体132。
[0061]图2描述了逆流系统，其中处理后的气流120进入了流化床分离器138的一侧，而贫CO2的吸附剂204进入了相反侧。典型地，如图2所示，处理后的气流120和吸附剂流逆流；即处理后的气流120向上流动，而贫吸附剂204向下移动。
[0062]CO2可以通过任何合适的机理释放出来，其包括变压和/或变温。在前者的机理中，在流化床分离器138中的工作压力和吸附剂再生器136之间存在压力差，这使得CO2进入气相。在使用变压的情况中，流化床分离器138中的工作压力通常大于在吸附剂再生器136中的工作压力。相对于环境压力，工作压力可以是正的或负的(如在真空)。在后者的机理中，在流化床分离器138中的工作温度和吸附剂再生器136之间存在温度差，这使得CO2进入气相。通常地，流化床分离器138中的工作温度低于吸附剂再生器136中的工作温度。
[0063]在一种构造中，吸附剂再生器136利用了温度、总压、或分压的变化使得吸附剂再生和释放co2。当利用温度增加来在再生器中使吸附剂再生时，可以通过直接加热、间接加热或直接加热和间接加热的组合来增加温度。热输入量应足以提供变化吸附剂温度所需的显热以及克服释放CO2和任何其它所吸附成分所需的反应焓(其可以是吸热的)。在一种应用中，将残气(蒸汽或蒸汽和CO2的混合物)注入吸附剂再生器136。在一种设计中，吸附剂再生器136包括类似于流化床分离器128的多级流化床。贫CO2的吸附剂204可以从末级中(其中CO2载量低于其它级)提取出来。在其它设计中，再生器136是单级流化床。
[0064]纯化后气流130通常含有不超过约IOOOppm的CO2,更通常地含有不超过约2vol%C02，和甚至更通常地含有不超过约10vol%C02。由于大部分以上引用的其它污染物已从气流108中由去污设备116除去，纯化后的气流130可以通过排出管(未表示)排入大气中。
[0065]富CO2的产物气体132通常含有从处理后的气流120中除去的大部分C02(更通常地为约75%或更多、及甚至更通常地为约90%或更多)。富CO2的产物气体132通常具有含较低杂质含量的较高纯度的C02。富CO2的产物气体132通常含有约lvol%至约99vol%、更通常地含有约25vol%至约95vol%、和甚至更通常地含有约50vol%至约90vol%的CO2以及约IOOOppm至约90vol%、更通常地为约lvol%至约50vol%、和甚至更通常地为约5vol%至约15vol%的水蒸汽。富CO2的产物气体132的剩余部分包括含有氧分子、氮分子和一氧化碳分子的杂质。
[0066]分级流化床
[0067]正如所认识到的那样，存在若干不同的方法来获得或实现逆流气体/固体接触。在流化床分离器128中的吸附剂与气体的比例可以根据流化床流体力学和吸附动力学进行变化。优选地，流化床分离系统124使用的反应器不仅实现了逆流气体/固体接触，还显示出可用于CO2捕集的有效的质量转移和热转移。
[0068]当使用固体从巨大气流中捕集CO2时，标准的逆流系统可能不是理想的，这有若干的原因。例如，气体/固体混合可能不是充分的。此外，热转移可以是低效的，且可能难于设计包括足够热转移表面积的反应器；即，当吸附剂和CO2以放热方式反应且不消除热时，将引起温度突增。为了在最大化CO2捕集的驱动力的同时仍然解决质量转移和热转移问题，在一种实施方式使用了分级流化床。
[0069]分级流化床可以用来实现逆流接触(即很大的级数可以导致逆流接触)。当使用分级流化床时，流化床分离器128的尺寸(即在垂直于平均流态化气流的方向中的直径或宽度)是基于有效地流态化吸附剂颗粒所必需的气体流速或气体速度，从而提供足够的气体/固体接触、最大化热转移和质量转移，并且最小化吸附剂夹带(即鼓泡流化床流型)。在某些情况中，优选使用多组来处理大流量的气体，这是由于制备的限制和过大直径的容器的制造约束。
[0070]参考图3，对分级流化床反应器的构造进行讨论。
[0071]使处理后的气流120通过烟道气预处理设备300以形成预处理的气流304。气体预处理设备300对于所处理的具体气体是特定的。例如，进一步降低其它成分(如SO2)的浓度可能是必要的。此外，冷却和/或增加气体的压力可能是合乎期望的。在某些情况中，冷却气体或增加压力可导致水从气相中冷凝出来。气压必须足以(以最小值)克服由于CO2捕集过程引起的任何压力降低。如需要，可除去其它的湿气，但可能不是必要的。
[0072]随后预处理气流304进入了流化床分离器128 (包含第一级、第二级......第η
级308a-n)的较低末端。流态化吸附剂床一般以如此的方式分级从而使得CO2的除去可以分布在整个容器中。流化床分离器的每一级都包含分布板312，其支撑着一床吸附剂颗粒和冷却设备316。当预处理气流304和吸附剂颗粒接触时，预处理气流304中的CO2将吸附于吸附剂上。由于CO2和吸附剂之间的反应一般是放热的，冷却设备316控制了任何的温度增加，并企图通过消除热在床内和穿过分离器128的高度中保持基本上恒定的温度。
[0073]分布板312分离了各个不同的流化床级，并对其进行设计从而从底部支撑叠加的流化床以及当流化气移动通过流化床分离器128容器时使得流化气再分布。还对分布板进行设计，使得当流化气通过分离器时压力损失基本上最小化，而同时在各级中保持基本不同的流化床水平。可以充分优化这些分布板从而在整床吸附剂中有效地分布气体。分离器的其它特征包括有效地分离夹带的吸附剂颗粒、在流化床的较低部分促进基本上一致或均匀的气体分布、以及在异常工作条件期间支撑吸附剂材料。
[0074]参考图4-5，在一种构造中，分离板312包含多个泡罩404a_k来得到预处理气流304以及使床400的吸附剂颗粒流态化以及形成部分纯化的气流408。示例性的泡罩404在图5中进行了说明。泡罩404包括罩元件500和体元件504。体元件具有多个气体通道508环绕于其周围从而使预处理气流304以圆周向外地(如短划线512所示)通过。罩元件500 (其相对于体元件504可以是可移动的)基本上防止了吸附剂颗粒通过气体通道508和通过分布板312。
[0075]气体通道508的直径和在分布板312中的泡罩404a_k的面密度取决于当气体通过分布板312时最大所需的压力损失、吸附剂颗粒的尺寸和质量、和流化气体速度或流速。在正常工作条件下，吸附剂颗粒密度一般为160kg/m3至1600kg/m3。吸附剂的形状可以是球形的或非球形的。平均粒度一般为约I μ m至10mm。注意到吸附剂颗粒床应在鼓泡床流型中进行流态化，且当流态化吸附剂颗粒时，该床的流化床密度应为80kg/m3至800kg/m3。在一种应用中，向上移动通过床400的气泡408 —般基本尺寸均匀，且气泡的典型直径为约
0.05cm至约50cm。流化气体速度一般为约0.lm/sec至约10m/sec。在这些条件下，在各泡罩404中的通道508的累积面积一般为约0.002cm2至约2cm2，且每m2的分布板312面积具有的泡罩404的面密度为约100 (对于较大面积的泡罩)至约154，000 (对于较小面积)个泡罩。
[0076]虽然可使用任何适合的冷却机制，但是冷却设备316通常为间接的换热器，其使冷却液移动通过床400，以在整个床体积中基本上均匀地保持所选择的温度。吸附剂和CO2之间的吸附反应一般是放热的。图3描述的冷却设备316为间接换热器，其中吸附剂在板之间或在包括冷却介质的管周围移动。如图3所示，将(冷侧)冷却流体320输入至各个冷却设备316中。冷却流体从相应床的吸附剂颗粒中吸取热并形成(热侧)冷却流体324。在一种构造中，基本消除了由热冷却流体324收集的热能，且冷却后的冷却流体作为(冷侧)冷却流体320进行再循环。
[0077]基于在不同温度下吸附剂的CO2吸收率和CO2分压、吸附剂动力学、和/或完成所需冷却所要求的换热表面积，应对分离器容器高度和级数进行优化。
[0078]虽然任何适当的方法可用于将吸附剂颗粒从一个床转移到另一个，但是将吸附剂颗粒从上层床400移动到较低床400的常用机制是通过下料道(down comer) 350，其可在分离器128容器的内部或外部或二者。如图3可见，相邻的下料道350相互平衡，并且不对齐它们来防止吸附剂颗粒的短路。
[0079]虽然各级中床的深度显示为基本均匀，但是该床可能具有不同的深度。在一种构造中，上层床(如在级308a中的最上层床)具有大于较低床(如在级308η中的最低层床)的深度，从而当显热和潜热均从床中除去时控制最上层床的工作温度。在一种构造中，将温度从再生器工作温度改变至分离器工作温度的吸附剂显热，主要在级308a中的最上层床中除去。在另一构造中，床的深度沿着从级308η中最低层床至级308a中最上层床的分离器容器高度，逐渐地和/或渐进地增加。
[0080]在吸附剂脱离分离器128之后，将其转移至吸附剂再生器136，再生器136包括多个级370a-z，类似于分离器128的级308a_n，每一级都包含分布板312，加热设备382，不同于分离器128的冷却设备316。这些组件的以上说明等同地适用于吸附剂再生器136。加热设备382可以是任何适当的加热设备，且间接换热器是典型的。在一种构造中，再生器136是单一流化床。在一种构造中，堆叠分离器和再生器容器，使得在两容器之间不必要输送吸附剂。在另一构造中，通过气力、机械或其它传输机制的某些方法在容器之间输送吸附剂颗粒。在任一种构造中，使用一个或多个挡板对分离器中和/或再生器中的加入和提取吸附剂的位置进行分隔。
[0081]尽管可以使用吸附剂的机械输送来将吸附剂从一个反应容器转移至下一个，但是为了增加系统的可靠性，优选采用移动部件最小化装置。因此，气力输送通常用于将吸附剂从分离器128移动至再生器136，以及从再生器136移动至分离器128。参考图3，将来自分离器128最低级308η的负载的吸附剂颗粒气力输送至再生器136的最上级370a。载体气体380可以是处理后和/或预处理的气流120或304和/或富CO2产物气体132的滑流或泻流(bleed stream).在一种构造中，在使用产物流132的滑流将吸附剂从分离器128输送至再生器136以及从再生器136输送至分离器128之前，对产物流132的滑流进行部分地干燥和加压。在另一构造中，烟道气、贫CO2的烟道气、蒸汽、氮或空气用于将吸附剂从再生器136传输至分离器128。
[0082]由分离器128输出的部分纯化的气流390和/或由再生器136输出的中间富CO2产物气流396可能需要另外的处理。例如，可能颗粒物可存在于任一气流中。在一种构造中，脱离分离器128的第一级(即具有最低气相CO2分压的级)的气流390行进通过在任选的气体再处理级394中的一个或多个旋风分离器。设计旋风分离器以捕集夹带的吸附剂，且由旋风分离器捕集的任何吸附剂将返回分离器128的末级。如果任何吸附剂太细小而不能为旋风分离器捕集，可以使用纤维过滤器、静电沉淀器或颗粒物控制的一些其它方法来控制颗粒排出和捕集吸附剂细粒。类似地，在一种构造中，脱离再生器136的气流396行进通过在任选的回收气体处理级398中的一个或多个旋风分离器，且由旋风分离器捕集的任何吸附剂返回再生器136的末级。设计旋风分离器以捕集夹带的吸附剂，且由旋风分离器捕集的任何吸附剂将返回再生器136的末级。如果任何吸附剂太细小而不能为旋风分离器捕集，可以使用纤维过滤器、静电沉淀器或一些其它控制颗粒物的方法来控制颗粒排出和捕集吸附剂细粒。在颗粒物控制之后，在一种构造中，通过压力或热学方法使大量的湿气从气流396中冷凝出来。在一种构造中，干燥后气流132中的一些用来流化再生器，和/或在任意容器之间传输吸附剂。
[0083]再生器136利用温度、压力或分压的变化来使吸附剂再生以及释放所吸附的C02。当利用温度增加来使吸附剂在再生器136中再生时，可以通过直接加热、间接加热、或直接加热和间接加热的组合来增温。热输入量应足以提供变化吸附剂的温度所需的显热以及克服释放CO2和任何其它所吸附成分所需的反应焓(其可以是吸热的)。分离器128的工作温度通常为约25°C至约500°C，和甚至更通常地为约30°C至约80°C，而再生器136的工作温度通常为约35°C至约600°C，和甚至更通常地为约80°C至约150°C。分离器128和再生器136之间的工作温度差异通常为约5°C至约300°C，和甚至更通常地为约60°C至约100°C。当利用压力变化来使吸附剂在再生器136中再生时，分离器128中的(总)工作压力通常为约Iatm至约150atm,和甚至更通常地为约Iatm至约80atm,而再生器136的工作压力通常为约0.5atm至约IOOatm,和甚至更通常地为约Iatm至约20atm。当利用压力差时,分离器128和再生器136之间的工作压力差异通常为约0.5atm至约80atm，和甚至更通常地为约
0.5atm至约lOatm。在一种构造中，将残气(蒸汽或蒸汽和CO2的混合物)注入再生器136中。在分级流化床再生器136的情况中，从末级370z中(其中CO2载量低于其它级)提取贫CO2的吸附剂。
[0084]分离器128和再生器136的流化气体是不同的。在分离器128中，流化气体是气流304，需要从气流304中分离CO2或一些其它成分。在再生器136中，流化气体是0)2、蒸汽、惰性气体、或它们的组合。
[0085]实施例
[0086]如所附权利要求中所提出的那样，提供下列实施例来说明本发明的某些方面、实施方式和构造，并且不应将其解释为对本发明的限制。若无另外说明，所有的份和百分数均
基于重量。
[0087]本发明的一种具体构造如图6中所示。图6所示的构造仅作为装置和方法设置的一个可能的实施例，而不应认为其在任何方面进行了限制。
[0088]将直接来自燃煤电厂的烟道上游(即所有其它空气污染控制装置的下游)的烟道气通过(CO2捕集)流化床分离系统124输送。在550丽(净基准(net basis))燃煤电厂的情况中，一组至十组的流化床分离系统124可能是必要的，以除去90%的C02。对于该实施例中使用的一种具体的吸附剂的情况而言，所需的组数是4。这些组在构造上类似，因此仅
描述一组。
[0089]在该实施例中，烟道气600略高于大气压，温度为55°C。而且流化床分离系统124是一个或多个SO2洗涤器(未显示)的下游。使用烟道气鼓风机604来增加烟道气600的压力，使得该压力足够高从而可以移动通过分离器128。根据吸附剂性质、床高、和许多其它因素，压力应进行变化。烟道气鼓风机604增加了烟道气的温度，这可能对CO2捕集是不合乎期望的，因此使用烟道气冷却器608来使烟道气的温度降至与分离器中的所需工作温度大致相同。使用在间接换热器316中的冷却水(图中标注为“CW”)来降低烟道气温度。“CW回水”指热侧的或加热后的CW，而“CW供水”指冷侧的或冷却和再循环的CW。使用分水器612来收集冷凝液(当必要时)，且所收集的冷凝液为用于进一步处理的酸性水618。烟道气600在流化床末级308c进入分离器128。分离器128中的流化床的数量是基于吸附剂的性质。因为在烟道气热交换中吸附剂和CO2之间有放热反应，所以呈热交换管形式的冷却设备316包括在流化床400中。可以在管内使用冷却水来消除反应热；通过这种机制，流化床可以在恒温或接近恒温下工作。
[0090]可以控制分离器128中的流化床的温度。在恒温或接近恒温下操作流化床。烟道气600以约0.3m/s-5.0m/s的气体速度移动；确切的气体速度是基于吸附剂的粒度和颗粒的密度。如此的吸附剂性质和烟道气流速使得吸附剂以Geldart A鼓泡床流态化流型被流态化。
[0091]尽管仅显示了三级流化床，但是实际的级数根据吸附剂的性质而变化。因为级数可以根据吸附剂的性质而变化，所以显示出图6中的分离器在底部床400的级308c装置中具有省略符号。在图6中，气体从底部流化床的级308c流动到顶部流化床的级308a，且在各级进行期间，在气流中的CO2浓度下降。在顶部流化床的级308a之上，烟道气中的CO2浓度是最低的。在顶部的(即第一级)流化床级308a之后，引导贫CO2的烟道气通过两个串联的旋风分离器616和袋滤室620。旋风分离器616使任何所捕集的吸附剂返回分离器128。设计袋滤室620来除去太精细而不能为旋风分离器捕集的吸附剂。根据吸附剂的性质，该物质可返回分离器128或可能认为其过小并且将其考虑为废料产物。根据吸附剂的性质，这些颗粒物收集设备的一种或多种可能不是必要的。
[0092]在第一流化床级308a (其在分离器128的顶部)中，将贫CO2的吸附剂204引入分离器128。引入点低于床400的上限固体水平，以确保充分的混合以及基本上最小化或禁止对不同的床400的短回路。在正常工作条件下，从床400中以与加入吸附剂基本相同的速率除去吸附剂，以使得净积累不存在。通过下料道350，使吸附剂从第一级移动至下一级。使下料道350略微的微流态化，以使得吸附剂从一级移动到下一级。根据吸附剂的性质和所需的工作条件，流化气体可以是N2、空气、烟道气、贫CO2的烟道气、蒸汽或C02。当吸附剂从一级移动至下一级时，它会负载有C02。各流化床400中的冷却设备(如蛇管)316消除了至少大部分的由CO2的吸附所产生的热。可能其它气体(例如湿气)也可为吸附剂吸附。可以依尺寸制造冷却蛇管，从而也能消除由任何其它的反应热产生的热量。
[0093]充分地混合和适当地流态化床中的吸附剂，以实现由鼓泡床流态化流型所示的质量转移和热转移。对于一种具体的吸附剂，体密度为320-480kg/m3，其取决于湿气水平。在CO2捕集过程中所有流化床中的流化床密度(以ΛΡ/L来描述)为160-400kg/m3，其取决于吸附剂和流化气体速度。流化床密度高度取决于可以变化的若干操作因素，包括气体速度、颗粒密度、颗粒形状等。各床的高度(在分离器和再生器中使用虚线表示其顶部)可以变化，但在大部分情况下，其由完全包覆冷却蛇管316所需的吸附剂用量来确定。
[0094]冷却蛇管316的高度由在分离器128中各流化床中必须消除的热量来确定。以如此的方式设计分离器128以使得第一(即在该情况中的顶部)流化床400的级308a在体积上大于随后的流化床。第一流化床400较大，这是因为需要较大量的热转移表面积。较大量的换热器表面积和第一床400的体积可归因于顶级308a，它承担了使吸附剂的温度从再生器温度降至分离器温度(即显热)以及消除由于吸附反应引起的热(即潜热)所需的热吸收。由于当将吸附剂引入随后的流化床时，吸附剂已在分离器工作温度，所以那些床仅需承担除去吸附的潜热，所述潜热高度地取决于吸附剂并且可以为约55kJ/mol至80kJ/molC02。当吸附额外气体的场合中，必须消除的潜热将增加。
[0095]随着吸附剂在分离器128中从第一床移动至最后的床，在吸附剂上的CO2载量增加。以基本等于整个吸附剂循环速率的吸附剂去除速率从底部床的级308c中除去吸附剂。吸附剂循环速率一般取决于吸附剂性质(特别是在工作条件下CO2的△载量)和除去CO2所需的速率。 对于用作图6基础的特定吸附剂以及90%的CO2去除速率，为了从规模为约550MW净的燃煤电厂获得90%的CO2捕集，从分离器的最末级308c除去吸附剂的速率(也是吸附剂循环速率)为约4000-8000tonS/hr，然而吸附剂循环速率高度取决于吸附剂性质。一种特定的吸附剂在最末级分离器处具有10.5g C02/100g新鲜吸附剂的载量；相同的吸附剂在再生器中具有3.5g C02/100g新鲜吸附剂的吸附剂载量。因此，对于该吸附剂，CO2的Λ载量为7.0g C02/100g新鲜吸附剂。
[0096]吸附剂循环速率由吸附剂滑阀624控制。将吸附剂从分离器128气力传输至再生器136中。传输气体628为压缩的富CO2的气流。通过再循环鼓风机632完成压缩。富CO2的气体传输流的体积百分数大于85%C02。
[0097]将富CO2的吸附剂200传输至再生器136。再生器136具有单级流化床(配有内部加热设备382 (如热交换蛇管))。通过加热蛇管382输送低压流660，且低压流660在内壁液化并作为冷凝液664离开，这增加了使CO2从吸附剂中释放出来所必需的温度增加。在吸附剂进入再生器136的入口附近，放置了一个或多个挡板(未显示)来促进吸附剂的混合。吸附剂在再生器中平均保留时间取决于床高和吸附剂循环速率，但它通常小于约5分钟。
[0098]使用已从产物气流132中除去的富CO2的气流628流化吸附剂。气流132中的一些在由旋风分离器636和袋滤室640处理之后，产生了 CO2产物流132 (可以使其通过换热器658来冷却蒸汽，和使其压缩储存或用于某些其它用途)和返回分离器128的贫吸附剂细粒654。在再生器顶部袋滤室640的下游，采用CO2再循环鼓风机632使气流132中的一些再循环。使用再循环的气体(大部分是CO2)来流化在再生器136中的负载CO2吸附剂床，在富吸附剂提升管中气力输送负载的吸附剂200 (从分离器至再生器)，在贫吸附剂提升管中气力从再生器传输贫吸附剂204至分离器。吸附剂通过浸入管650 (其连接于贫吸附剂提升管)离开再生器136。
[0099]在大约15分钟或更短时间内吸附剂通过整个吸附/再生过程循环。如果随时间推移CO2的除去能力下降，则在该过程中可以从若干位置除去吸附剂，并且可以加入新鲜吸附剂。
[0100]为了处理来自大型(即≥500丽@)燃煤电厂的烟道气，基于一种特定吸附剂的性质，图6中所示的四组工艺是必要的。
[0101]尽管本发明已按如此的方式进行开发以意图采用多种不同的吸附剂进行操作，但是存在若干应理解的吸附剂性质。极为重要的吸附剂性质为在不同温度下的CO2载量和CO2分压。对于胺官能化的离子交换树脂，在不同CO2分压和温度下的CO2载量在图7中给出。虽然也测量了在不同温度的CO2载量，为了简化，在图6中仅显示了分离器和再生器的工作温度。
[0102]虽然使用实验室中的热重分析记录数据(如图7所示)，但是吸附剂CO2载量和气体CO2分压之间的关系可以用于理解分离器和再生器的操作。假设没有动力学限制，离开再生器的吸附剂在Pcq2?0.85巴和248° F(?120° C)的条件下为3.5g C02/100g新鲜吸附齐U。吸附剂在Pro2?0.015巴和104° F(40° C)的条件下进入分离器的第一级，这得到了
5.5g C02/100g新鲜吸附剂的CO2载量。随后吸附剂从第一分离器级308a移动至中部的分离器级308b，工作条件为Paj2?0.6巴和104° F(40° C)，这得到了 8g C02/100g新鲜吸附剂的吸附剂CO2载量。在中部的级308b之后，吸附剂将移动到最末级308c，其在Ρω2?
0.15巴和104。F(40。C)的条件下工作，这得到了 10.5g C02/100g新鲜吸附剂的CO2载量。在最后的分离器级和再生器中的CO2载量之间的差值被认为是吸附剂ACO2载量，在这种情况中它大概为7.0g C02/100g新鲜吸附剂。如果分离器不进行分级且仅使用单级流化床，在分离器中的Pra2XO2载量和ACO2载量将更低。这将导致更大的吸附剂循环速率和更大的显热需求。因此，分离器中的分级流化床是将CO2负载在吸附剂上的较好方法。
[0103]可以使用本发明的多种变化和修改。可提供本发明的某些特征而不提供其它特征。本发明(以各方面、实施方式和构造的形式)包括基本上如本申请所描绘和叙述的组件、方法、工艺、系统和/或设备，包括各方面、实施方式、构造、以及它们的子组合和子集。本领域技术人员在理解本发明后，将理解如何制备和使用各方面、实施方式和构造。本发明(以各方面、实施方式和构造的形式)包括提供不含本发明未描绘和/或叙述的项目的设备和工艺，或在各方面、实施方式及其构造中，包括不含可能已用于之前的设备或工艺(如用于改进性能、实现易操作和/或降低操作成本)中的这些项目。
[0104]出于说明和描述的目的，已给出了本发明的前述讨论。前述内容不是意图将本申请限制于本申请所公开的一种形式或多种形式。为了简化本申请，在对于实施例的前述【具体实施方式】中，将本申请的各特征以一个或多个方面、实施方式和构造组合在一起。可以将本申请的各方面、实施方式和构造的特征结合在可供选择的方面、实施方式、和构造(而不是以上所讨论的那些)中。本申请的方法不解释为反映出如下的意图:所要求的申请需要的特征多于各权利要求所明确叙述的特征。如所附权利要求所反映，本发明的方面所在于的特征宁可少于单个前述公开的方面、实施方式和构造的全部特征。因此，将所附权利要求以此并入本【具体实施方式】,且各权利要求作为单独的本申请的优选实施方式独立。
[0105]此外，虽然本申请的说明书已包括一个或多个方面、实施方式或构造、以及某些变化和修改的说明，但其它变化、组合和修改也在本申请的范围之内，比如本领域技术人员理解本申请之后的技术和知识可包括的范围内。意图获得如下所述的权利:其包括一定程度上允许的可供选择的方面、实施方式和构造，包括对于所要求的那些结构、功能、范围或步骤是可替代的、可互换的和/或等价的结构、功能、范围或步骤，无论这种可替代的、可互换的和/或等价的结构、功能、范围或步骤是否在本申请中公开，并且不企图公开地用于任何专利客体。
【权利要求】
1.一种方法，其包括: 接收包含将由固体吸附剂除去的目标成分的气流； 采用所述气流依次地流化多级床的所述吸附剂，从而在所述床中使所述目标成分吸附在所述固体吸附剂上，其中所述气流的流动方向与所述吸附剂从所述多级床的第一级到所述多级床的第二级的流动方向相反； 从所述多级床的末级中除去目标成分-负载的吸附剂；和 从所述负载目标成分的吸附剂中脱吸附所述成分，以形成富含目标成分的产物气和用于再循环到所述多级床的所选级的贫成分吸附剂。
2.权利要求1的方法，其中所述脱吸附步骤包括: 采用气流依次地流化多级床的负载目标成分的固体吸附剂，以使所述目标成分在所述床中从所述固体吸附剂中脱吸附，进入气相中，并形成贫固体吸附剂，其中所述气流的流动方向与所述负载目标成分的固体吸附剂从所述多级床的第一级到所述多级床的第二级的流动方向相反；和 作为所述富含目标成分的产物气收集所述脱吸附的目标成分。
3.权利要求1的方法，其中所述目标成分是CO2，和其中所述气流是由以下至少一种来源产生:发电厂、废料焚烧炉、和天然气生产厂。
4.权利要求2的方法，其中在第一压力和第一温度下由所述吸附剂吸附所述目标成分，在第二组条件下由所述负载的吸附剂进行脱吸附，且其中至少符合下列条件之一:(a)所述第二组条件的第二温度不同于所述第一温度，(b)所述第二组条件的第二压力不同于所述第一压力，(c)所述第二组条件的所述目标成分的第二分压不同于所述第一分压。
5.权利要求1的方法，其中所述流化步骤在引起鼓泡床流态化的条件下进行，其中在所述条件下所述固体吸附剂为Geldart A材料。
6.权利要求2的方法，其中由所述固体吸附剂对所述目标成分的吸附作用是放热和吸热中的一种，且所述目标成分从所述固体吸附剂中的脱吸附作用是放热和吸热中的另一种。
7.权利要求1的方法，其中所述第一级床的深度大于所述第二级床。
8.一种方法，其包括: 采用气流依次地流化多级床的负载目标成分的固体吸附剂，以使所述目标成分在该床中从所述固体吸附剂中脱吸附，进入气相中，并形成贫固体吸附剂，其中所述气流的流动方向与所述负载目标成分的固体吸附剂从所述多级床的第一级到所述多级床的第二级的流动方向相反；和 作为产物气收集所述脱吸附的目标成分。
9.权利要求8的方法，其进一步地包括: 接收包含由所述贫固体吸附剂除去的目标成分的气流； 采用所述气流依序地流化所述多级床的贫固体吸附剂，以在所述床中于所述贫固体吸附剂上吸附所述目标成分，其中所述气流的流动方向与所述贫固体吸附剂从所述多级床的第一级到所述多级床的第二级的流动方向相反； 从所述多级床的末级中除去所述负载目标成分的吸附剂；
10.权利要求9的方法，其中所述目标成分是CO2，和其中所述气流是由以下至少一种来源产生:发电厂、废料焚烧炉、和天然气生产厂。
11.权利要求9的方法，其中在第一压力和第一温度下由所述贫固体吸附剂吸附所述目标成分，和在第二组条件下由负载的吸附剂进行脱吸附，且其中符合至少下列条件之一:(a)所述第二组条件的第二温度不同于所述第一温度，(b)所述第二组条件的第二压力不同于所述第一压力，和(C)所述第二组条件的所述目标成分的第二分压不同于所述第一分压。
12.权利要求8的方法，其中所述流化步骤在引起鼓泡床流态化的条件下进行，其中在所述条件下所述负载目标成分的固体吸附剂是Geldart A材料。
13.权利要求9的方法，其中由所述固体吸附剂对所述目标成分的吸附作用是放热和吸热中的一种，且所述目标成分从所述固体吸附剂中的脱吸附是放热和吸热中的另一种。
14.权利要求8的方法，其中所述第一级床的深度大于所述第二级床。
15.流化床分离系统，其包括: 由流化气流化的多级层叠床，其中所述多级层叠床包含下列物质的至少一种:负载目标成分的固体吸附剂和贫目标成分的固体吸附剂； 下料道，可操作用于使吸附剂颗粒从第一级床移动至较低的第二级床；和 所述流化气体的输入端，其中所述流化气体相反于所述吸附剂颗粒从所述第一级床到所述第二级床的移动方向流动。
16.权利要求15的系统，其中所述多级层叠床包含所述贫目标成分的固体吸附剂，其中所述贫目标成分的固体吸附剂从气相中吸附所述目标成分，其中所述流化气体包含该成分并且进一步地包含: 由第二流化气体流化第二多级层叠床，其中所述第二多级层叠床包含负载目标成分的固体吸附剂； 下料道，可操作用于使吸附剂颗粒从所述第二多级床的第一级床移动至所述第二多级床的较低的第二级床；和 所述第二流化气体的输入端，其中所述流化气体相反于所述吸附剂颗粒从所述第二多级床的第一级床至第二级床的移动方向流动。
17.权利要求15的系统，其中所述多级层叠床包含所述负载目标成分的固体吸附剂，其中所述负载目标成分的固体吸附剂使所述目标成分脱吸附进入气相中，并且进一步地包含: 由第二流化气体流化第二多级层叠床，所述第二流化气体包含所述目标成分，并且其中所述第二多级层叠床包含贫目标成分的固体吸附剂； 下料道，可操作用于使吸附剂颗粒从所述第二多级床的第一级床移动至所述第二多级床的较低的第二级床；和 所述第二流化气体的输入端，其中所述流化气体相反于所述吸附剂颗粒从所述第二多级床的第一级床至第二级床的移动方向流动。
18.权利要求17的系统，其中所述目标成分是CO2，和其中所述第二流化气是由以下至少一种来源产生:发电厂、废料焚烧炉、和天然气生产厂。
19.权利要求15的系统，其中在第一温度和第一压力下由所述贫固体吸附剂吸附所述目标成分，和在第二组条件下由负载的吸附剂进行脱吸附，且其中符合至少下列条件之一:(a)所述第二组条件的第二温度不同于所述第一温度，(b)所述第二组条件的第二压力不同于所述第一压力，(C)所述第二组条件的第二目标成分分压不同于所述第一分压。
20.权利要求15的系统，其中所述流化步骤在引起鼓泡床流态化的条件下进行，和其中在所述条件下所述负载目标成分的固体吸附剂和贫目标成分的固体吸附剂中的一个是Geldart A 材料。
21.权利要求15的系统，其中由所述固体吸附剂对所述目标成分的吸附作用是放热和吸热中的一种，且所述目标成分从所述固体吸附剂中的脱吸附是放热和吸热中的另一种。
22.权利要求15·的系统，其中所述第一级床的深度大于所述第二级床。
【文档编号】B01D53/06GK103717289SQ201280028787
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年4月11日 优先权日:2011年4月11日
【发明者】H.克鲁特卡, C.威尔逊, T.斯塔恩斯 申请人:Ada-Es股份有限公司
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